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日本SND超聲波清洗機(jī)雖然是特定品牌，但其核心工作原理與主流的超聲波清洗技術(shù)是相通的，主要依賴于超聲波空化效應(yīng)，并結(jié)合了清洗液的化學(xué)作用和機(jī)械流體動力來達(dá)到高效清潔的目的。由于目前關(guān)于SND品牌的詳細(xì)公開技術(shù)資料不多，我會基于通用的高質(zhì)量超聲波清洗機(jī)原理為你解釋，并提供一些選購和使用建議。
超聲波清洗能力的關(guān)鍵，在于空化效應(yīng)（Cavitation）。它指的是超聲波在液體中傳播時(shí)，產(chǎn)生無數(shù)微小的真空氣泡（空化泡），這些氣泡在瞬間破裂（內(nèi)爆）時(shí)，能產(chǎn)生非常強(qiáng)大的局部高壓和高溫沖擊波，從而剝離工件表面的污物。
空化效應(yīng)的過程主要包括：
氣泡形成：超聲波發(fā)生器產(chǎn)生超過20kHz的高頻電信號，通過換能器轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動并傳遞到清洗液中。在聲波的負(fù)壓（膨脹）階段，液體中會形成無數(shù)微小的真空氣泡核（空化核）。
氣泡生長與破裂：這些空化泡在聲波的正壓（壓縮）階段瞬間崩潰、破裂。就在這閉合的瞬間，會產(chǎn)生極其短暫的局部高溫（理論上可達(dá)數(shù)千攝氏度）和高壓（上百個(gè)大氣壓，或超過10,000psi），形成強(qiáng)烈的微射流沖擊波。
污垢剝離：這些強(qiáng)大的微射流沖擊波均勻地作用到浸沒在清洗液中的工件表面，沖擊、剝落工件上的各類污垢，并能鉆入手工刷洗難以觸及的微孔、盲孔、縫隙等復(fù)雜結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行清潔。
空化效應(yīng)是整個(gè)清洗過程的物理核心，其強(qiáng)度直接影響清洗效果。
除了空化效應(yīng)，還有兩個(gè)機(jī)制輔助清洗：
直進(jìn)流作用（Direct Current Flow）：超聲波在液體中傳播時(shí)，會沿聲波方向產(chǎn)生一種穩(wěn)定的單向流體，稱為直進(jìn)流。它的流速大約可達(dá)10cm/s。直進(jìn)流能沖刷工件表面，將被空化效應(yīng)剝離下來的污垢帶走，并促進(jìn)清洗液的新舊混合，提高清洗效率。
加速度作用（Acceleration）：高頻超聲波（通常指更高頻率的超聲波）作用下，空化效應(yīng)可能減弱，但液體粒子會在超聲波作用下獲得很大的加速度。這些高速運(yùn)動的粒子會撞擊工件表面的污物，從而進(jìn)行清洗。這對于非常精密、表面光潔度要求高的工件避免潛在損傷是有益的。
一臺典型的超聲波清洗機(jī)通常由三個(gè)基本部分組成：
超聲波發(fā)生器（Ultrasonic Generator）：俗稱“電源"，是設(shè)備的大腦。它產(chǎn)生特定頻率和功率的高頻電信號，并控制清洗時(shí)間、溫度等參數(shù)。一些高型號可能支持雙頻或多頻可調(diào)，以適應(yīng)不同清洗需求。
換能器（Transducer）：是設(shè)備的“心臟"，負(fù)責(zé)將發(fā)生器送來的高頻電能轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振動（超聲波）。常見的換能器有壓電陶瓷式（如鋯鈦酸鉛陶瓷）和磁致伸縮式（如鎳或鎳合金制成的）。目前大多數(shù)設(shè)備采用壓電陶瓷換能器。
清洗槽（Cleaning Tank）：通常由優(yōu)質(zhì)不銹鋼（如SUS304或SUS316）制成，用于盛放清洗液和待清洗工件。換能器通常緊密安裝在槽底或側(cè)壁，其振動直接傳遞給槽壁，進(jìn)而輻射到整個(gè)清洗液中。
| 參數(shù) | 影響與選擇 | 常見應(yīng)用參考 |
|---|---|---|
| 頻率（Frequency） | 低頻（20kHz-30kHz）：空化泡大，能量強(qiáng)，去污力猛，適于粗大、堅(jiān)硬污垢，但可能損傷精密表面。 高頻（40kHz及以上）：空化泡小且密集，能量柔和，適于精密、復(fù)雜零件和微小顆粒的清洗。 | 五金零件、重油污：25kHz-28kHz 一般工業(yè)、實(shí)驗(yàn)室：40kHz 精密光學(xué)、半導(dǎo)體、微顆粒：80kHz-120kHz或更高 |
| 功率密度（Power Density） | 單位面積上的超聲功率（W/cm2或W/L）。功率密度高，空化強(qiáng)度大。但并非越高越好，過高會產(chǎn)生過多無用氣泡形成“聲障"，降低效果，甚至損壞工件和設(shè)備。需足夠引發(fā)空化并維持即可。 | 通常需超過空化臨界點(diǎn)，一般在0.3-0.5 W/cm2以上，具體需根據(jù)清洗液和工件確定。 |
| 清洗液（Cleaning Fluid） | 不僅要有良好的潤濕性、溶解性（針對特定污垢），其表面張力、粘度、蒸汽壓等也直接影響空化效應(yīng)的難易和效果。純水不易空化，通常需加入洗滌劑、表面活性劑等降低表面張力。 | 水基清洗液：應(yīng)用廣，成本低 有機(jī)溶劑：針對特定油污、油脂 選擇時(shí)需考慮與工件材料的相容性。 |
| 溫度（Temperature） | 適當(dāng)加溫（通常50-65℃）可降低清洗液粘度和表面張力，促進(jìn)空化，加速化學(xué)反應(yīng)，提高清洗效率。但過高溫度可能使清洗液汽化，或超過工件耐受范圍。 | 對大多數(shù)清洗液和污垢，存在一個(gè)最佳溫度范圍，需參考清洗液說明和實(shí)踐確定 。 |
規(guī)范操作能提升清洗效果并延長設(shè)備壽命：
嚴(yán)禁空槽開機(jī)：清洗槽內(nèi)必須加入足夠液體（液位通常有標(biāo)示）后才能啟動超聲波。無液或液量不足開機(jī)，會使換能器過熱損壞。
選擇合適清洗液：選擇合適的清洗液并定期更換。污染的清洗液不僅清洗效果下降，還可能造成二次污染。
正確放置工件：
工件應(yīng)使用托盤或吊籃盛放，避免直接接觸槽底，以免劃傷槽體并影響振動傳遞。
工件和清洗籃的總橫截面積不宜超過槽口面積的70%。
對于小工件，注意它們之間不要緊密疊壓，以免遮蔽清洗表面。
及時(shí)清潔保養(yǎng)：每次使用后，清潔清洗槽，避免殘留污物腐蝕槽體或影響下次清洗。
注意安全：設(shè)備電源應(yīng)有良好的接地裝置。若清洗液為易燃品，需特別注意防火防爆。
超聲波清洗機(jī)因其獨(dú)特優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于許多行業(yè)：
工業(yè)領(lǐng)域：清潔五金零件、發(fā)動機(jī)零部件、油泵油嘴、化油器、液壓件、模具等上的油污、碎屑、拋光膏。
電子/半導(dǎo)體領(lǐng)域：清洗半導(dǎo)體硅片、電路板（PCB）、電子元器件等上的助焊劑、微粒、油脂。
光學(xué)/光電領(lǐng)域：清潔光學(xué)鏡片、液晶玻璃基板等上的微粒、灰塵。
珠寶鐘表/醫(yī)療領(lǐng)域：清洗珠寶首飾、鐘表零件、手術(shù)器械、玻璃器皿等。
實(shí)驗(yàn)室研發(fā)：用于各種需要高效、一致清洗的實(shí)驗(yàn)樣品前處理。
其主要優(yōu)勢在于：
清洗：能深入復(fù)雜工件的盲孔、縫隙、凹槽等手工難以觸及的部位。
一致性好：清洗效果均勻，適用于批量處理，減少人為因素影響。
減少損傷：相比硬刷刮擦，對工件表面損傷更小（仍需注意頻率和功率選擇）。
高效節(jié)能：通常能在較短時(shí)間內(nèi)完成清洗，節(jié)省人力和時(shí)間。
清洗液的選擇對最終效果至關(guān)重要，主要有兩類：
水基清洗液：以水為基質(zhì)，加入表面活性劑、助洗劑等。環(huán)保、成本低、安全性好，應(yīng)用范圍廣。對多數(shù)極性污垢和水溶性污垢效果好，但對某些重油污、非極性污垢可能需加熱或機(jī)械力輔助。
有機(jī)溶劑清洗液：如碳?xì)淙軇?、醇類、氟系溶?/span>等。對礦物油、油脂、蠟等非極性污垢溶解能力強(qiáng)，揮發(fā)快。但不少溶劑易燃、有毒或有環(huán)保限制，需謹(jǐn)慎選擇和使用，注意通風(fēng)防火防爆。
選擇時(shí)務(wù)必考慮：
需清除的污垢類型（油、蠟、指紋、粉塵、拋光膏等）。
工件材料（是否會與清洗液發(fā)生反應(yīng)、被溶解或腐蝕）。
清洗液的性能（清洗力、表面張力、粘度、沸點(diǎn)等）。
安全與環(huán)保要求（閃點(diǎn)、毒性、廢棄物處理等）。
設(shè)備兼容性（是否對設(shè)備密封件、泵等有損害）。
建議：嚴(yán)格遵循設(shè)備制造商和清洗液供應(yīng)商提供的指導(dǎo)和建議。
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