超聲波清洗技術的發展與研究現狀

辛宏偉+丁羽+李慶凱

摘 要：文章概述了超聲波清洗技術的發展歷史，詳細介紹了超聲波清洗技術的研究現狀，并且對超聲波清洗的多種新技術進行了闡述，在此基礎上對超聲波清洗技術的未來進行了展望。通過文章的分析，希望可以對超聲波清洗技術的發展獻計獻策。

關鍵詞：超聲波清洗；發展歷史；研究現狀；展望

1 超聲波清洗技術的發展歷史

1.1 超聲波清洗技術的起源

超聲波清洗被稱為“無刷清洗”，原理是由超聲波在水中產生足夠的能量，讓水內部發生“空化效應”，使得需清洗物體表面的污染物快速脫離。超聲波清洗的適用范圍很廣，重的金屬部件、輕的微小芯片都可以清洗的很好。超聲波清洗最早被應用于上世紀五十年代，清洗領域有電子領域、光學領域、醫藥領域等。

日本專家柴野佳英經過不斷的實驗最終認定起到清洗作用的是真空的氣穴，推翻了傳統認為的超聲波的疏密波起到清洗作用。1987年柴野佳英發表了超聲波清洗的理論，并且根據這一理論制作了先進的超聲波清洗裝備，在行業內引起了巨大反響并得到了市場的認可，其制作的設備因性能優越占據廣泛市場。

1.2 國內外超聲波清洗技術研究概況

我國的超聲波清洗技術方面研究相對較早，超聲波清洗技術在我國發展非?？焖?，超聲波清洗機以其優越的性能在市場上也得到了越來越多的用戶的青睞：（1）機械和工業領域有金屬元件噴涂、機械損壞元件替換時應該清洗。（2）樹脂鏡片、照相機鏡頭、濾光片等高級光學鏡片需要清洗。（3）醫療器械、高級實驗器材、食品加工制造器械需要清洗。（4）黃金首飾、貴重擺件、高級家居飾品等需要清洗。

國外超聲波清洗設備種類繁多，超聲波清洗設備應用領域非常廣泛，各種超聲波清洗設備不斷推陳出新。高頻超聲波清洗技術在國外超聲波清洗設備中所占比重非常大。例如美國的Verteq、Imtec、ProSys 公司研制的高頻超聲波清洗機用來清洗微小芯片，其清洗機可以把0.15納米的污染物清洗掉，還可以防止污染物再次污染。

2 超聲波清洗技術現狀

2.1 兆赫級超聲清洗

兆赫級超聲清洗這種高頻清洗方式的清洗原理是利用聲壓梯度等效應，不是傳統的利用“超聲空化效應”來實現清洗目的。其工作頻率為0.7MHZ到1MHZ的高頻，工作時基本不會發生超聲波“空化效應”。高頻超聲波清洗不會因“空化效應”產生強大的清洗力，因此其優點是對類似集成芯片這樣體積小、容易受損的物件既能清洗的很好也能很好的保護器件，從而在電子元件清洗領域應用非常廣泛。

2.2 聚焦式清洗

聚焦式清洗是可以在局部區域發生高強度的超聲波，工作頻率有15K、20K、28K。聚焦式清洗方式可以彌補普通超聲波清洗方式由于超聲波能量不夠而引起的清洗不徹底，比如紡織領域的過濾器等微控器材的清洗對于普通超聲波清洗則效果不好，而聚焦式清洗方式可以清洗的很好。

2.3 多頻清洗

多頻清洗是由多種頻率的換能器同時發生不同頻率的超聲波來清洗物件。不同的超聲波頻率對物件的清洗效果是不一樣的，低頻可以對物件表面清洗的很好，而高頻則對物件細小部位的清洗效果很好，因此高低頻配合可以使物件整體清洗的很好。多頻清洗還可以解決因單個頻率的超聲波產生對“駐波聲場”的影響，使得物件的清洗不夠均勻。

2.4 掃頻和跳頻清洗

掃頻和跳頻清洗二者都有改善超聲波清洗容器內超聲場的結構，掃頻可以改善清洗容器內的駐波場，使物件清洗的很好。跳頻和多頻都可以根據實際情況選擇高低頻。不一樣的是跳頻是一種換能器有兩種頻率，根據需要選擇發生那種頻率。低頻超聲波清洗物件表面的污染物，高頻超聲波清洗內部細小的污染物，配合清洗使物件清洗干凈。

2.5超聲振動清洗

超聲振動清洗是超聲波通過變幅桿和振動頭傳送到需要清洗的物件上，最后由于高速振動物件表面污染物脫落實現好的清洗效果。這種超聲波清洗的新方法和普通超聲波清洗方法不同的是超聲振動清洗不需要清洗液，以及其僅適合部分物件的清洗。

2.6 多槽式全自動聯合清洗

多槽式全自動聯合清洗是多槽聯合智能控制的功能全面、降低勞動強度、提高綜合效率的智能設備。它可以對放入清洗槽內的不同大小、不同材料、不同形狀、不同污染程度的物件根據其不同情況，不同方位發生對應的頻率、功率等超聲波，最終實現用最少的成本達到最佳的清洗效果。

3 超聲波清洗技術的發展方向

超聲波清洗有其他清洗方式無法比擬的優點，再加上我國科技實力的不斷加強，我國市場經濟的不斷完善，國際間的技術交流日益密切，這些為超聲波清洗行業帶來了強大的動力。超聲波清洗運用也會越來越廣泛，由以前運用于清洗機械工件、電子元件等少數領域，發展到以后清洗化工領域、國防領域、軍事領域、首飾加工領域、飛機工業領域、食品清洗領域、餐具清洗領域、按摩洗浴領域等廣范圍的軍事、工業、民用領域。

超聲波清洗技術在清洗領域是新興的清洗技術，過去對人們的生活的提高、工業生產效益的提高做了很大的貢獻。現在伴隨著我國科學技術的不斷發展和國家經濟的更加繁榮，超聲波清洗技術作為一種優越的清洗技術在使用范圍上一定會越來越廣，可以想到在不遠的未來，我國的超聲波清洗技術將會迎來一個黃金發展期，為我國在工業上提高清洗效率、降低生產成本，在環境保護上節能減排。

4 結束語

超聲波清洗技術和其他清洗技術相比有無法比擬的優勢，超聲波清洗技術的發展依賴眾多學科，超聲波清洗要想更加節省能源、更加降低清洗成本、更加高效潔凈清洗，還需要多學科地不斷創新和改革完善。隨著人們生活質量要求的提高和科技飛速的發展，超聲波清洗技術有豐厚的研究價值和回報。我們堅信超聲波清洗技術一定會向更好更完善的方向發展，超聲波清洗行業一定會更加繁榮。

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作者簡介：辛宏偉，單位：塔里木大學 機械電氣化工程學院，碩士研究生，主要研究方向：新型超聲波清洗機的研制。