超声波清洗机是一种高效的工业清洗设备，广泛应用于精密仪器、电子元件、医疗器械、五金零件等行业。清洗的核心原理是通过超声波在清洗液中引发的“空化效应”，产生强大的冲击力，去除物体表面的污垢。然而，清洗效果与清洗液的状态密切相关，其中“除气”是一项关键步骤。
那么，为什么超声波清洗机需要除气？ 本文将从空化效应的本质、气体的干扰机制以及除气方法等方面展开详细解析。
1. 超声波清洗机的空化效应与气泡问题
超声波清洗机的清洗效果依赖于液体中的空化效应。当超声波传入清洗液时，液体中的压力会随声波的传播而发生交替变化，形成无数微小的气泡。这些气泡在压力作用下迅速膨胀并破裂，瞬间释放出巨大的能量，产生高强度的冲击波，从而将附着在工件表面的污垢剥离。
然而，清洗液中的溶解气体（如空气）会在超声波作用下产生大量稳定的气泡，这些气泡与空化效应的微小气泡不同：
- 溶解气体形成的气泡相对较大且稳定，不易迅速破裂，反而会吸收超声波能量，削弱超声波的传播效果。
- 气泡的存在会阻碍空化效应的发生，降低清洗液中的有效能量密度，进而影响清洗效率。
因此，为了提高超声波清洗机的清洗效果，必须对清洗液进行“除气”处理，去除液体中的溶解气体。
2. 气体对超声波清洗效果的干扰机制
（1）超声波传播的衰减
气体泡沫在液体中会导致超声波的传播衰减。这是因为超声波在液体中传播时，气泡会不断吸收声波能量，形成声波的散射和反射，使能量无法有效地集中作用于清洗区域。
（2）空化核的稀释效应
空化效应的发生需要一定的“空化核”，即液体中的微小气泡。当溶解气体过多时，气泡数量增加，且这些气泡无法快速闭合爆炸，会取代真正空化所需的微小气泡，进而稀释空化效应的能量输出。
（3）影响清洗的均匀性
由于气泡会随机分布在液体中，导致超声波的传播不均匀，清洗液中的能量密度分布变得不一致。这不仅会影响整体清洗效果，还可能使工件局部区域清洗不到位。
（4）对清洗液循环的干扰
气泡会附着在工件表面或设备内部，影响清洗液的流动性，降低设备的工作效率。
3. 除气的原理与方法
除气是指将清洗液中的溶解气体排出，以保证超声波的高效传播和空化效应的充分发生。常用的除气方法包括：
（1）静置除气
将清洗液静置一段时间，使液体中的溶解气体自然释放。这种方法简单易行，但耗时较长，适用于溶解气体含量较低的场景。
（2）加热除气
提高清洗液的温度能够降低气体在液体中的溶解度，促进气体的释放。通常，清洗液在40°C~60°C时效果较好，但需要控制温度，避免对工件产生负面影响。
（3）超声波除气
超声波除气是最常用的方法。在清洗前，将超声波装置设置为低功率状态，利用超声波的作用将清洗液中的溶解气体聚集并释放。此过程通常需要5-10分钟，可以快速完成除气。
（4）真空除气
通过真空装置降低清洗液表面的压力，使溶解气体逸出。这种方法效率高，适用于高精度清洗需求，但设备成本较高。
4. 除气对超声波清洗效果的提升
除气后的清洗液可以显著提高超声波清洗机的性能，具体表现为：
- 空化效应增强：气泡干扰消除后，超声波能量能更集中地作用于工件表面，空化效应更加明显。
- 清洗效率提高：除气减少了超声波能量的损失，使清洗时间缩短，清洗效果更彻底。
- 清洗均匀性改善：能量分布更加均匀，避免工件清洗不完全或局部效果不佳的问题。
- 防止气泡附着：减少气泡在工件表面形成的障碍，提高清洗液的流动性和工作效率。
5. 除气在实际应用中的重要性
在精密清洗和高要求的工业清洗中，除气尤为关键。例如：
- 电子元件清洗：气泡可能导致元件表面残留污垢，影响导电性能。
- 医疗器械清洗：确保清洗液无气泡干扰，有助于清除血渍、蛋白等附着物。
- 光学器件清洗：气泡的存在可能导致镜片表面清洗不彻底，影响光学性能。
总结
除气是超声波清洗机提升清洗效果的关键步骤，主要是为了去除清洗液中的溶解气体，减少对空化效应和超声波传播的干扰。通过静置、加热、超声波或真空等方法进行除气，可以显著增强清洗效率、提高均匀性，确保清洗效果满足工业生产的高标准要求。
在实际操作中，合理进行除气处理，不仅能优化超声波清洗机的工作状态，还能延长设备使用寿命，为各类工业清洗应用提供稳定、高效的清洗性能。
