超聲波空化作用是指存在于液體中的微氣核空化泡在聲波的作用下振動，當聲壓達到一定值時發生的生長和崩潰的動力學過程。空化作用一般包括3個階段：空化泡的形成、長大和劇烈的崩潰。當盛滿液體的容器通入超聲波后，由于液體振動而產生數以萬計的微小氣泡，即空化泡。這些氣泡在超聲波縱向傳播形成的負壓區生長，而在正壓區迅速閉合，從而在交替正負壓強下受到壓縮和拉伸。在氣泡被壓縮直至崩潰的一瞬間，會產生巨大的瞬時壓力，一般可高達幾十兆帕至上百兆帕。
科橋測得：空化可使氣相反應區的溫度達到5200K左右，液相反應區的有效溫度達到1900
K左右，局部壓力在5.05×10kPa，溫度變化率高達10K/s，并伴有強烈的沖擊波和時速達400 km
的微射流。這種巨大的瞬時壓力，可以使懸浮在液體中的固體表面受到急劇的破壞。
通常將超聲波空化分為穩態空化和瞬間空化2種類型：穩態空化是指在聲強較低(一般小于10
w/cm
)時產生的空化泡，其大小在其平衡尺寸附近振蕩，生成周期達數個循環。當擴大到使其自身共振頻率與聲波頻率相等時，發生聲場與氣泡的最大能量耦合，產生明顯的空化作用。瞬態空化則是指在較大的聲強(一般大于10
w/cm )作用下產生的生存周期較短的空化泡(大都發生在1個聲波周期內)。
超聲波是一種頻率超出人類聽覺范圍20 kHz以上的聲波。超聲波的傳播要依靠彈性介質，其傳播時,使彈性介質中的粒子振蕩,并通過介質按超聲波的傳播方向傳遞能量,這種波可分為縱向波和橫向波。在固體內,兩者都可以傳送,而在氣體和液體內,只有縱向波可以傳送。超聲波能夠引起質點振動,質點振動的加速度與超聲頻
超聲波清洗
超聲波清洗
率的平方成正比。因此,幾十千赫茲的超聲會產生極大的作用力,強超聲波在液體中傳播時,由于非線性作用,會產生聲空化。在空化氣泡突然閉合時發出的沖擊波可在其周圍產生上千個大氣壓力,對污層的直接反復沖擊,一方面破壞污物與清洗件表面的吸附,另一方面也會引起污物層的破壞而脫離清洗件表面并使它們分散到清洗液中。氣泡的振動也能對固體表面進行擦洗。氣泡還能“鉆入”裂縫中做振動,使污物脫落。對于有油脂性污物,由于超聲空化作用,兩種液體在界面迅速分散而乳化,當固體粒子被油污裹著而粘附在清洗件表面時,油被乳化,固體粒子即脫落?？栈瘹馀菰谡駝舆^程中會使液體本身產生環流,即所謂聲流。他可使振動氣泡表面存在很高的速度梯度和粘滯應力,促使清洗件表面污物的破壞和脫落,超聲空化在固體和液體表面上所產生的高速微射流能夠除去或削弱邊界污層,腐蝕固體表面,增加攪拌作用,加速可溶性污物的溶解,強化化學清洗劑的清洗作用。此外,超聲振動在清洗液中引起質點很大的振動速度和加速度,亦使清洗件表面的污物受到頻繁而激烈的沖擊。
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影響清洗因素
清洗介質：采用超聲波清洗，一般有兩類清洗劑即化學溶劑和水基清洗劑。清洗介質的化學作用可以加速超聲波清洗效果，超聲波清洗是物理作用，兩種作用相結合，依對物件進行充分、徹底的清洗。
功率密度：超聲波的功率密度越高，空化效果越強，速度越快，清洗效果越好，但對于精密的表面光潔度甚高的物件，采用長時間的高功率密度清洗會對物件表面產生空化、腐蝕。
超聲頻率：適用于工件粗、臟、初洗，頻率高則超聲波方向性強，適合于精細的物件清洗。
清洗高溫：一般來說，超聲波在50°C~60°C時的空化效果最好，清洗劑也不是溫度越高，作用越顯著，有可能會高溫失效，通常超聲波在超過85°C時，清洗效果已變差。所以實際應用超聲波清洗時，采用50°C~70°C的工作溫度。
