Nguyên lý hoạt động và công dụng của máy làm sạch siêu âm

Máy làm sạch siêu âm là một thiết bị dùng để loại bỏ các chất bẩn. Nó chuyển đổi năng lượng điện thành rung động cơ học thông qua đầu sò để làm sạch các vật dụng. Nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, quốc phòng, y sinh, v.v. Nguyên lý ứng dụng của máy làm sạch siêu âm là tín hiệu dao động tần số cao phát ra từ máy phát siêu âm được chuyển đổi thành dao động cơ học tần số cao bởi đầu sò và lan truyền trong môi trường chất lỏng khiến dòng chất lỏng tạo ra hàng chục nghìn bong bóng nhỏ li ti (hạt nhân tạo bọt) và phát triển nhanh chóng rồi đột ngột vỡ ra. Sau khi bong bóng khí vỡ ra sóng xung kích được tạo ra, hàng nghìn áp suất khí quyển và nhiệt độ cao hàng trăm độ được tạo ra xung quanh nó. Sóng xung kích này có tác động phá hủy bụi bẩn không hòa tan và phân tán chúng trong chất lỏng. Khi các hạt được gom lại bọc trong dầu và bám vào chất lỏng làm sạch. Khi dầu được bám lên bề mặt của các bộ phận, dầu sẽ được nhũ hóa và các hạt rắn được tách ra, nhờ đó đạt được mục đích làm sạch bề mặt của các bộ phận.

Máy làm sạch siêu âm được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử, tấm silicon bán dẫn, bảng mạch, bộ phận mạ điện, ống kính quang học, đầu âm thanh, máy quay sợi hóa học, đầu máy in, thiết bị y tế, đồ thủy tinh, thiết bị chụp ảnh, thiết bị liên lạc, trang sức bằng vàng và bạc… nó là thiết bị lý tưởng nhất để làm sạch các bộ phận cơ khí chính xác. Đồng thời, nó được sử dụng rộng rãi trong hóa sinh, hóa học và y học. Chỉ cần thêm nước sạch để tạo ra bọt khí, loại bỏ nhanh chóng các vết bẩn, vi khuẩn và bụi trên bề mặt đồ vật. Máy làm sạch bằng siêu âm có thể dễ dàng làm sạch các bộ phận có hình dạng phức tạp, các khoang bên trong và các khoang nhỏ. Các quy trình thông thường như loại bỏ dầu, chống gỉ và phốt phát có thể được hoàn thành chỉ trong ba phút dưới tác động của sóng siêu âm. Các thiết bị làm sạch bằng sóng siêu âm có thể đạt được hiệu suất cao và độ sạch cao thông qua sóng xung kích xâm nhập và xâm thực tạo ra khi sóng âm lan truyền trong môi trường nên chúng được sử dụng rộng rãi trong chuyên môn hóa.

Cách chọn máy làm sạch siêu âm

Tần số siêu âm: ≥20KHz, có thể chia thành ba phần: tần số thấp, tần số trung bình và tần số cao.

Mật độ công suất siêu âm: Mật độ công suất = công suất phát xạ (W) / diện tích phát xạ (cm2) thường ≥ 0,3W/cm2. Mật độ công suất của sóng siêu âm càng cao thì hiệu ứng tạo bọt càng mạnh, tốc độ càng nhanh và khả năng làm sạch càng tốt. Tuy nhiên, đối với các vật thể chính xác có độ hoàn thiện bề mặt rất cao, việc làm sạch mật độ năng lượng cao trong thời gian dài sẽ gây ra hiện tượng ăn mòn “xâm thực” trên bề mặt vật thể.

Tần số siêu âm: Tần số siêu âm càng thấp thì càng dễ tạo ra bọt khí trong chất lỏng, lực càng lớn và tác dụng càng mạnh, phù hợp để làm sạch ban đầu các phôi (thô và bẩn). Tần số càng cao thì tính định hướng của sóng siêu âm càng mạnh, thích hợp để làm sạch các vật thể mỏng manh.

Nhiệt độ làm sạch bằng siêu âm: Nói chung, tạo bọt siêu âm có tác dụng tốt nhất ở 30oC – 40oC. Nhiệt độ của chất tẩy rửa càng cao thì tác dụng của nó càng rõ rệt. Thông thường khi rửa bằng siêu âm nhiệt độ hoạt động thực tế là 50oC – 70oC.

Hầu hết các máy làm sạch siêu âm trong và ngoài nước đều sử dụng đầu dò áp điện và cấu trúc BLT. Loại đầu dò này thường bao gồm hai tấm gốm áp điện. Máy làm sạch sử dụng nhiều đầu dò, được liên kết với đáy bể làm sạch thông qua một loại keo đặc biệt và được lắp đặt song song. Khoảng cách giữa các phần tử đầu dò (đối với tần số 25kHz thường là 15-30mm). Nếu quá lớn sẽ dễ tạo ra rung động uốn cong và tấm rung sẽ bị ăn mòn. Đồng thời, bề mặt bức xạ sẽ bị giảm tương đối. Thiết bị làm sạch siêu âm có thể đạt được hiệu quả làm sạch toàn diện trên các vật thể, nó là thiết bị lý tưởng nhất để làm sạch các lỗ sâu, lỗ mù, rãnh lõm và lồi mà không ảnh hưởng đến vật liệu và độ chính xác của bất kỳ vật thể nào. Và đặc biệt nó còn được sử dụng trong các thí nghiệm về hóa sinh, vật lý, hóa học, y học, nghiên cứu khoa học và trường đại học để tạo khí, trộn, nghiền tế bào và phân hủy nano.

Làm sạch bằng siêu âm thuộc về làm sạch vật lý và là một công nghệ làm sạch xanh hiệu quả. Việc thêm chất tẩy rửa thích hợp vào dung dịch làm sạch có thể nâng cao hiệu quả làm sạch và có những ưu điểm không thể so sánh được so với các phương pháp làm sạch vật lý hoặc làm sạch bằng hóa chất khác. Hiệu quả của việc làm sạch siêu âm có liên quan đến nhiều yếu tố. Làm sạch bằng siêu âm chủ yếu dựa vào siêu âm tạo bọt, và cường độ của tạo bọt siêu âm có liên quan đến các thông số âm thanh, tính chất chất lỏng làm sạch, nhiệt độ và áp suất của môi trường làm sạch, v.v. Vì vậy, muốn đạt được kết quả làm sạch tốt, bạn phải lựa chọn các thông số cách âm và chất tẩy rửa phù hợp tùy theo đối tượng và chất bẩn cần làm sạch.