多頻率超聲波清洗儀器的清洗技術以它獨特優勢已成為當今高科技產品生產過程中一道非常重要的綠色清洗工序,清洗的主要機理是超聲的空化效應,清洗效果的好壞除與選擇合適的聲參數(頻率、功率、聲強)至關重要外,聲場分布也是一個不容忽視的主要問題。由于超聲清洗普遍采用平底式清洗槽,即水面與槽底平行,在清洗液中易形成駐波場,使處在聲壓振幅波谷處的工件得不到充分清洗,而處于聲壓振幅波峰處的物件有可能被嚴重空化腐蝕,從而使工件得不到均勻充分的清洗。
采用計算機摸擬技術,設計加工了一種復合頻率超聲波清洗槽,在同一個聲波發射面(槽底)上,粘接3組不同頻率的超聲波換能器振子。多頻率超聲波清洗儀器在大功率實用狀態下,研究測試了清洗槽內各單一頻率及復合頻率時聲場電壓的相對分布情況,并在染料水溶液中用銅版紙真實記錄了單一頻率及復合頻率的聲場分布情況。結果表明,復合頻率的超聲波清洗比傳統的單頻超聲波清洗效果更好,充分發揮了不同頻率的聲波特性,消除了駐波場,使聲場更加均勻。
為了使清洗槽內能得到比較均勻的聲場分布,研究人員采用的方法主要有調頻方式、彎曲振動矩形薄板振動器閉、設計斜底式清洗槽及雙頻超聲波清洗等。
這些方法雖然在小功率范圍內都不同程度地改善了聲場的均勻性,但應用于大功率實用狀態下的超聲波清洗系統中還存在不同程度的缺陷。調頻方式需要調節液面高度;彎曲振動矩形薄板振動器存在多種振動摸式,使穩定性變差;而斜底式清洗槽不利于加工和工件的放置;對于雙頻清洗,仍然不能完全消除駐波的存在,且到底哪兩種頻率配對比較理想還無規律。多頻率超聲波清洗儀器為了能在大功率實用清洗狀態有效地改善聲場的均勻性,使高頻與低頻聲波能同時發揮其特長,作者采用計算機模擬枝術,設計加工了一種復合頻率(3組頻率)超聲波清洗槽,通過實驗測試,實時清洗不同工件,研究了在大功率實用狀態下它的聲場分布及清洗效果。
結果表明,復合頻率的超聲波清洗比單頻超聲波清洗效果好,清洗槽內基本上沒有駐波場的存在,有效地改善了聲場分布的均勻性。復合頻率的超聲波清洗徹底消除了駐波場的存在,有利于工件的充分均勻清洗.由于低、中、高3種頻率的同時存在,使工件的表面、細孔、狹縫中不同污物都能同時得到充分的清洗,使清洗效果更好。由此可見,采用計算機模擬方法設計各種不同組合頻率的超聲波復合清洗槽是一種簡單而可行的方法。
