超聲波清洗技術(shù)一直以來都在各種工業(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。它是如何工作的，以及它的清洗效應(yīng)是如何實(shí)現(xiàn)的呢?

空化產(chǎn)生的原因

超聲波的工作原理基于一個特殊的物理現(xiàn)象，即超聲波的空化效應(yīng)。超聲波是一種具有高頻率的聲波，當(dāng)它在液體中傳播時，會引起液體中的質(zhì)點(diǎn)在短時間內(nèi)出現(xiàn)密集和稀疏的狀態(tài)切換。在密集狀態(tài)區(qū)，液體質(zhì)點(diǎn)受到正壓力作用，而在稀疏狀態(tài)區(qū)，液體質(zhì)點(diǎn)受到拉力。當(dāng)拉力超過液體質(zhì)點(diǎn)間的相互引力(靜壓力)時，液體中的質(zhì)點(diǎn)會被拉力撕開，形成一個空洞，從而產(chǎn)生真空氣泡。這些氣泡隨后在液體中瞬間生長，然后崩塌，這一過程稱為空化。

聲強(qiáng)與空化閾值

超聲波清洗的關(guān)鍵是聲強(qiáng)，只有當(dāng)聲強(qiáng)達(dá)到一定閾值時，空化效應(yīng)才會發(fā)生。聲強(qiáng)高于空化閾值才能產(chǎn)生空化效應(yīng)。聲壓強(qiáng)度越高，也就是功率密度越大，空化效應(yīng)就越明顯。然而，過高的功率密度可能會產(chǎn)生大量無用氣泡，降低清洗效果，并有可能對工件表面產(chǎn)生腐蝕。

空穴的類型

空化效應(yīng)產(chǎn)生不同類型的空穴，包括氣體性空穴和蒸汽性空穴。氣體性空穴是由液體中溶解的氣體形成的，而蒸汽性空穴是由液體中的能量產(chǎn)生的，與溶解的氣體無關(guān)。蒸汽性空穴的聲壓閾值要高于氣體性空穴，但它們能夠產(chǎn)生更強(qiáng)的清洗效果。

超聲波的清洗作用

超聲波的空化效應(yīng)在清洗過程中發(fā)揮了重要作用，產(chǎn)生了多種物理化學(xué)效應(yīng)。

氣泡內(nèi)部的物理化學(xué)效應(yīng)

當(dāng)真空氣泡崩塌時，內(nèi)部溫度和壓力急劇升高，達(dá)到5000K和50MPa以上。這些條件下，水分子會分解成自由基和H2O2。H2O2是強(qiáng)氧化劑，可以氧化水中的有機(jī)物，完成常規(guī)條件下難以實(shí)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)。此外，超臨界水的產(chǎn)生也能氧化有機(jī)物，去除水中的有機(jī)污染物。

氣泡外部的物理化學(xué)效應(yīng)

氣泡崩塌時產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊波，波速遠(yuǎn)高于聲速。這種沖擊波會改變液體的結(jié)構(gòu)，破壞不溶性污染物，將其迅速粉碎并分散在清洗液中。這種效應(yīng)特別適用于清洗難以處理的沉積物。

氣泡對工件表面的擦洗作用

氣泡產(chǎn)生的振動對工件表面具有擦洗作用。它們可以進(jìn)入縫隙和難以清洗的地方，使清洗更加全面。

通過了解超聲波的空化原理與空化效應(yīng)，我們可以更好地理解超聲波清洗技術(shù)是如何工作的，以及為什么它在各種工業(yè)應(yīng)用中如此受歡迎。這一技術(shù)通過多種物理化學(xué)效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了良好的清洗效果，清洗液中的氣泡在清洗過程中產(chǎn)生的高溫、高壓、放電和沖擊波等效應(yīng)，可以去除有機(jī)物和污染物，使清洗更加徹底。

總之，超聲波清洗技術(shù)是一種高效的清洗方法，其空化效應(yīng)為清洗提供了強(qiáng)大的動力，使其在各種工業(yè)領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用。