超聲波清洗機是一種高效的工業清洗設備，廣泛應用于精密儀器、電子元件、醫療器械、五金零件等行業。清洗的核心原理是通過超聲波在清洗液中引發的“空化效應”，產生強大的沖擊力，去除物體表面的污垢。然而，清洗效果與清洗液的狀態密切相關，其中“除氣”是一項關鍵步驟。
那么，為什么超聲波清洗機需要除氣？ 本文將從空化效應的本質、氣體的干擾機制以及除氣方法等方面展開詳細解析。
1. 超聲波清洗機的空化效應與氣泡問題
超聲波清洗機的清洗效果依賴于液體中的空化效應。當超聲波傳入清洗液時，液體中的壓力會隨聲波的傳播而發生交替變化，形成無數微小的氣泡。這些氣泡在壓力作用下迅速膨脹并破裂，瞬間釋放出巨大的能量，產生高強度的沖擊波，從而將附著在工件表面的污垢剝離。
然而，清洗液中的溶解氣體（如空氣）會在超聲波作用下產生大量穩定的氣泡，這些氣泡與空化效應的微小氣泡不同：
- 溶解氣體形成的氣泡相對較大且穩定，不易迅速破裂，反而會吸收超聲波能量，削弱超聲波的傳播效果。
- 氣泡的存在會阻礙空化效應的發生，降低清洗液中的有效能量密度，進而影響清洗效率。
因此，為了提高超聲波清洗機的清洗效果，必須對清洗液進行“除氣”處理，去除液體中的溶解氣體。
2. 氣體對超聲波清洗效果的干擾機制
（1）超聲波傳播的衰減
氣體泡沫在液體中會導致超聲波的傳播衰減。這是因為超聲波在液體中傳播時，氣泡會不斷吸收聲波能量，形成聲波的散射和反射，使能量無法有效地集中作用于清洗區域。
（2）空化核的稀釋效應
空化效應的發生需要一定的“空化核”，即液體中的微小氣泡。當溶解氣體過多時，氣泡數量增加，且這些氣泡無法快速閉合爆炸，會取代真正空化所需的微小氣泡，進而稀釋空化效應的能量輸出。
（3）影響清洗的均勻性
由于氣泡會隨機分布在液體中，導致超聲波的傳播不均勻，清洗液中的能量密度分布變得不一致。這不僅會影響整體清洗效果，還可能使工件局部區域清洗不到位。
（4）對清洗液循環的干擾
氣泡會附著在工件表面或設備內部，影響清洗液的流動性，降低設備的工作效率。
3. 除氣的原理與方法
除氣是指將清洗液中的溶解氣體排出，以保證超聲波的高效傳播和空化效應的充分發生。常用的除氣方法包括：
（1）靜置除氣
將清洗液靜置一段時間，使液體中的溶解氣體自然釋放。這種方法簡單易行，但耗時較長，適用于溶解氣體含量較低的場景。
（2）加熱除氣
提高清洗液的溫度能夠降低氣體在液體中的溶解度，促進氣體的釋放。通常，清洗液在40°C~60°C時效果較好，但需要控制溫度，避免對工件產生負面影響。
（3）超聲波除氣
超聲波除氣是最常用的方法。在清洗前，將超聲波裝置設置為低功率狀態，利用超聲波的作用將清洗液中的溶解氣體聚集并釋放。此過程通常需要5-10分鐘，可以快速完成除氣。
（4）真空除氣
通過真空裝置降低清洗液表面的壓力，使溶解氣體逸出。這種方法效率高，適用于高精度清洗需求，但設備成本較高。
4. 除氣對超聲波清洗效果的提升
除氣后的清洗液可以顯著提高超聲波清洗機的性能，具體表現為：
- 空化效應增強：氣泡干擾消除后，超聲波能量能更集中地作用于工件表面，空化效應更加明顯。
- 清洗效率提高：除氣減少了超聲波能量的損失，使清洗時間縮短，清洗效果更徹底。
- 清洗均勻性改善：能量分布更加均勻，避免工件清洗不完全或局部效果不佳的問題。
- 防止氣泡附著：減少氣泡在工件表面形成的障礙，提高清洗液的流動性和工作效率。
5. 除氣在實際應用中的重要性
在精密清洗和高要求的工業清洗中，除氣尤為關鍵。例如：
- 電子元件清洗：氣泡可能導致元件表面殘留污垢，影響導電性能。
- 醫療器械清洗：確保清洗液無氣泡干擾，有助于清除血漬、蛋白等附著物。
- 光學器件清洗：氣泡的存在可能導致鏡片表面清洗不徹底，影響光學性能。
總結
除氣是超聲波清洗機提升清洗效果的關鍵步驟，主要是為了去除清洗液中的溶解氣體，減少對空化效應和超聲波傳播的干擾。通過靜置、加熱、超聲波或真空等方法進行除氣，可以顯著增強清洗效率、提高均勻性，確保清洗效果滿足工業生產的高標準要求。
在實際操作中，合理進行除氣處理，不僅能優化超聲波清洗機的工作狀態，還能延長設備使用壽命，為各類工業清洗應用提供穩定、高效的清洗性能。
