超声空化效应移除工件表面颗粒污染理论分 析与实验研 究.pdfVIP

试验研 究 清 洗世 界 第32卷第8期 CleaningW orld 2016年 8月 文章编号：1671—8909(2016)8—0016—07 超声空化效应移除工件表面颗粒 污染理论分析与实验研究 牛龙飞，贾宝申，李可欣，吕海兵，袁晓东，周国瑞，程晓锋，邹 睿，苗心向，刘 昊 (中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川绵阳621900) 摘 要：基于超声波作用下空泡的溃灭机制，理论分析了不同频率超声波作用下的颗粒污染物 的受力状态，给出表征颗粒污染物移除的数学表达式，并通过数值计算的方式分析超声波各参 数对移除率的影响规律。结果表明：超声波频率和超声波声强对移除率的影响较大。通过实验 验证 ．理论结果与实验结果吻合较好 关键词：超声清洗：颗粒污染物 ：数字模拟 中图分类号 ：TK124 文献标识码 ：A Theoreticalanalysisandexperimentalstudyonsurface ultrasoniccavitation removedparticlepollutionworkpiece NIULongfei，JIABaoshen，LIKexin，LYUHaibing，YUANXiaodong，ZHOUGuorui， CHENGXiaofeng，ZOURui，MIAOXinxiang，LIUHao (ResearchCenterofLaserFusion，CAEP，Mianyang，Sichuan621900，China) Abstract：Basedonthemechanism ofthecavitycollapseundertheactionoftheultrasound，thisessay theoreticallyanalyzedthestressstateoftheparticlecontaminationwithdifferentkindsofacousticdriv— ingfrequenciesandprovidedamathematicalexpressionofwhichcanrepresenttheabilityofremoving particlecontamination．Theresultsofthenumericalsimulationprovedthatacousticpowerand~equen— cieshadagreatinfluenceontheremovalratio．From theexperimentalresults，thesimulationcalcula— tionsareconsistentwiththeexperimentalones． Keywords：ultrasoniccleaning；particlepollution；numericalsimulation 超声波清洗技术是一种对工件表面无损伤、清 及半导体等精密机械结构件表面沉积的微、纳尺寸 洗精度高、安全可靠、节能省时的，现已广泛应用于 的颗粒污染物…。这一技术的实现，主要是利用了 各大行业的工业清洗技术，可以有效地去除零部件 超声波的空化效应。当超声波在水基溶液中作用于 收稿 日期 ：2016—02—21 基金项 目：国家 自然科学基金 作者简介 ：牛龙飞 (1988一)，男，陕西成阳人 ，硕士，研究实习员 ，主要从事洁净工程方面的研究。 第32卷 牛龙飞等．超声空化效应移除工件表面颗粒污染理论分析与实验研究 ·17· 机械件上时，由于超声场作用产生的空化泡溃灭，其 超声波在液体中传播时，在声波的稀疏区，液体 爆破压强可达上千大气压 ¨2]，能够使颗粒污染物克 分子向外膨胀，当其完全克服 自身的物