工業(yè)產(chǎn)品構(gòu)思超聲波技術(shù)應(yīng)用范文

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日常生活中，像眼鏡、珠寶首飾等一些小物件成為了生活的必需品，它們精密而昂貴，卻又會因為歲月的流逝而暗淡無光。隨著生活品質(zhì)的提高，人們對其清潔要求也越來愈高，目前傳統(tǒng)用水加洗潔劑的清洗方式不但過程繁瑣，還對被洗物有一定損傷，且清洗不到位，因此人們希望運(yùn)用新的清洗技術(shù)來滿足人們的生活要求。1987年，在總結(jié)前人理論的基礎(chǔ)上，日本的柴野佳英經(jīng)過研究、整理，發(fā)表了超聲波清洗器的基本理論，俗稱“柴野理論”。由于超聲波清洗具有速度快、質(zhì)量高、容易實現(xiàn)自動化，尤其對表面形狀復(fù)雜的工件的清洗更具優(yōu)勢等特點，促進(jìn)了超聲波清洗技術(shù)的蓬勃發(fā)展。

1超聲清洗技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)品中的應(yīng)用現(xiàn)狀

精密的工件用傳統(tǒng)的清洗方式很容易損壞，而且當(dāng)清潔程度要求高時，傳統(tǒng)清洗方式所帶來的不足就顯而易見了，比如細(xì)小縫隙里的贓物、油垢等很難清洗，清洗過程中的搓揉等動作很容易損傷產(chǎn)品表面等。目前，超聲波清洗技術(shù)在各行各業(yè)都有廣泛的應(yīng)用，像珠寶、五金等行業(yè)，能清洗的產(chǎn)品也很多，像光學(xué)鏡頭、剃須刀頭、徽章、奶嘴等。

2超聲清洗技術(shù)的原理及特點

超聲波清洗技術(shù)屬于物理方法，利用超高聲波在傳遞過程中的空化作用，當(dāng)聲壓達(dá)到一定值，氣泡迅速膨脹，然后爆裂，瞬間產(chǎn)生沖擊波，使氣泡周圍產(chǎn)生1012~1013pa的壓力，這種超聲空化所產(chǎn)生的壓力不僅會破壞不溶性污物，還使他們分化于溶液中，使污物被分化、乳化或剝離，以達(dá)到清洗的目的（如圖1）。圖1超聲波清洗技術(shù)的原理流程其超聲空化在固體和液體界面會產(chǎn)生高速的微射流，破壞污物，增加攪拌，擴(kuò)散作用，加速可溶性物的溶解，強(qiáng)化化學(xué)清洗劑的清洗作用。因此基于超聲波的清洗技術(shù)會大大降低環(huán)境污染。與傳統(tǒng)清洗技術(shù)相比較，超聲波清洗的優(yōu)點如下：1）清洗速度快，清洗效果好，清潔度高，工件清潔度一致，對工件表面無損傷。2）不須人手接觸清洗液，安全可靠。對深孔、細(xì)縫和工件隱蔽處亦能清洗干凈。3）節(jié)省溶劑、熱能、工作場地和人工等。4）清洗精度高，可以清洗微小的污漬顆粒。

3影響超聲波清洗效果的因素

雖然超聲波清洗技術(shù)有眾多優(yōu)點，但其清洗效果與頻率、清洗位置等因素有關(guān)，概括起來主要包括以下因素（如圖2）：圖2影響超聲波清洗效果的影響因素1）頻率：一般頻率越低，空化效果越明顯，但相對在液體中產(chǎn)生空化的聲強(qiáng)或聲功率也越大，噪聲越大，適用于表面較平整的物體；一般頻率越高，空化效果越差，但其噪音低，適用于多微孔盲孔的物體。2）溫度和靜壓力：一般30℃~50℃的介質(zhì)溫度，水清洗效果最好。清洗液適宜時，當(dāng)溫度升高，對空化產(chǎn)生越有利。溫度過高時，空化強(qiáng)度會降低，所以溫度的選擇要同時考慮對空化強(qiáng)度的影響。每一種清洗液都有一空化活躍的溫度。清洗液的靜壓力大時，不容易產(chǎn)生空化，所以在密閉加壓容器中進(jìn)行超聲清洗時效果較差。3）其它因素：聲強(qiáng)或聲壓、清洗液的物理化學(xué)性質(zhì)和流動速度、清洗液粘稠度、被清洗物體的聲學(xué)特性及在清洗槽中的深度及清洗位置等。為達(dá)到最佳的清洗目的，在產(chǎn)品開發(fā)階段，對這些因素要加以綜合考慮。

4超聲波清洗技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計中的應(yīng)用個案

正如前面所述，基于超聲波清洗技術(shù)的產(chǎn)品開發(fā)，先要綜合考慮影響清洗效果的因素，然后結(jié)合產(chǎn)品的成本、市場、生產(chǎn)等條件，合理配置開產(chǎn)設(shè)計要素。下面僅就一個設(shè)計案例———Jeken潔康公司生產(chǎn)的清洗機(jī)進(jìn)行解讀，從實踐的角度來揭示超聲波清洗技術(shù)在實際中的應(yīng)用。原有產(chǎn)品中的不足：原有產(chǎn)品在使用過程中，存在很多存在的問題，防水性能不佳，容易使液體滲入機(jī)構(gòu)中去，在設(shè)備工作時容易發(fā)熱，缺乏清洗完之后的后期處理設(shè)備，按鍵操作過多時，會接觸不靈，設(shè)計上缺乏個性化的設(shè)計，不能在清洗的同時增加樂趣，清洗結(jié)構(gòu)單一，沒有結(jié)構(gòu)區(qū)分，而且在擁有清洗的功能的同時，沒有其他的功能，缺乏產(chǎn)品的設(shè)計語言，對清洗結(jié)構(gòu)的把握不夠精準(zhǔn)，耗電比較大，在工作時機(jī)體振動劇烈，噪音很大，影響生活。解決案例：采用全新的封水技術(shù)，在振動槽上加入密封軟膠，提高了密閉性同時使共振更穩(wěn)定，也減少了噪音，在殼體方面采用一次成型工藝，使殼體更牢固，密封性更佳，增加了殼體的厚度使機(jī)體在使用過程中減少振動對環(huán)境的影響，還可采用組合式模塊化設(shè)計以方便清洗。先進(jìn)的超聲波清洗工藝，一般還要采用多槽式全自動、聯(lián)合清洗程序。增加數(shù)碼顯示及自動斷電功能，設(shè)計線條簡約，色彩上運(yùn)用淺色，給人輕松、潔凈、環(huán)保的視覺感受，在外型上簡約的線條，更穩(wěn)重、大氣飽滿，在結(jié)構(gòu)上更切合超聲波原理，使清洗效果更佳。此外，可以采用雙頻、多頻和掃頻工作方式以避免清洗“盲區(qū)”。

5針對超聲清洗技術(shù)應(yīng)用案例得出的結(jié)論和展望

通過這次調(diào)研，筆者結(jié)合對超聲波技術(shù)及超聲波清洗設(shè)備的了解，對超聲波清洗技術(shù)應(yīng)用經(jīng)行探索研究，由于條件有限，在研究過程中還有不足和沒涉及到的地方，在此將在調(diào)研過程中涉及到的問題及解決方法總結(jié)一下，為后續(xù)進(jìn)一步研究做準(zhǔn)備。針對超聲過大的問題，我們探索在使用過程中應(yīng)注意降噪及封水的問題，關(guān)鍵在于部件的密閉性，在產(chǎn)品與振動片之間應(yīng)盡量減少振動所產(chǎn)生的噪音，以減少使用中對生活的影響；了解客戶需求；針對特定的用戶群體經(jīng)行設(shè)計，設(shè)計出符合不同群體的外觀形態(tài)，為各種用戶群體量身打造；在設(shè)計過程中多加入情趣化設(shè)計，使其更適合家庭輕松的環(huán)境。對超聲波技術(shù)在工業(yè)產(chǎn)品中的應(yīng)用的未來展望，筆者探索發(fā)現(xiàn)可以在超聲波清洗機(jī)上增加數(shù)碼顯示及自動斷電功能，防止過熱引發(fā)的機(jī)體破壞，同時加入散熱裝置，保證長時間有效工作；在清洗完畢后加入自動烘干功能，使產(chǎn)品烘干之后可以直接使用；還有工作時增加音樂播放功能，使清洗過程不再是枯燥乏味的事情，內(nèi)部設(shè)置不同規(guī)格的內(nèi)膽槽，可以對不同的物品進(jìn)行清洗。外觀設(shè)計更趨人性化也將是未來超聲波清洗機(jī)的設(shè)計方向。