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超声频率的选择

选择准确工作频率的重要性:

随着科技的进步,精密清洗的工件越来越精细,清洁度要求也越来越高。在精密清洗的应用上(如线路板、二极管、液晶体、半导体等)使用传统的频率(20~30KHz),我们会发现不但没法达到清洗的要求,而且还可能造成工件的损伤。最典型的例子就是关于军用电子产品,业已明文规定不允许使用传统的频率(20~30KHz)的超声波清洗。

其实在一些欧美、日本等发达国家,已通过选用高频(80KHz或以上频率)使这个问题得到了解决。那么为什么高频清洗能避免对工件的损伤呢?大家都知道超声波清洗的基本原理是基于液体的空化效应。事实上空化效应的强度直接跟频率有关,频率越高,空化气泡越小,空化强度越弱,且其减弱的程度非常大。举例说,如将25KHz时的空化强度比作1, 40KHz时的空化强度则为1/8,到了80KHz时,空化强度就降到0.02。所以如果频率选择正确,超声波损伤工件的问题就不存在了。

这里必须区分二个概念:功率和频率。在精密清洗中,当一定频率的超声清洗后达不到清洁的效果时,如果工件上要去除的杂质颗粒较大,可能是超声功率不足,增加超声功率就可解决该问题;但如果工件上要去除的杂质颗粒非常小,那么无论功率怎么增大,都无法达到清洁的要求。从物理上分析其原因:当液体流过工件表面时,会形成一层粘性膜。低频时该层粘性膜很厚,小颗粒埋藏在里面,无论超声的强度多大,空化气泡都无法与小颗粒接触,故无法把小颗粒除去;而当超声频率升高时,粘性膜的厚度就会减少,空化泡就可以接触到小颗粒,将它们从工件表面剥落。由此可见,低频的超声清除大颗粒杂质的效果很好,但清除小颗粒杂质效果很差。相对而言,高频超声对清除小颗粒杂质则特别有效。

在精密清洗的应用上,高频超声波清洗已经成为一种标准,所以超声频率的选择对清洗的效果有决定性的影响。

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