在電鍍加工的各種槽液中使用超聲波設(shè)備，不是單純的為了攪拌目的，而更主要的是為了強(qiáng)化除油、除垢和清除表層氧化膜等表面凈化過程，促進(jìn)電鍍過程的電化學(xué)反應(yīng)，以實(shí)現(xiàn)常規(guī)電鍍和清洗方法所不能達(dá)到的目的。
超聲波應(yīng)用于清洗的原理是將超聲波發(fā)生器發(fā)出的高頻振蕩信號，通過換能器(通常稱為振子)轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振蕩而傳播到介質(zhì)——清洗溶液中，超聲波在清洗液中疏密相間地向前輻射，促使液體流動而產(chǎn)生數(shù)以萬計(jì)的微小氣泡，存在于液體中的微小氣泡(空化核)在聲場的作用下劇烈振動，當(dāng)聲壓的峰值大于大氣壓力時，便會發(fā)生空化?？栈F(xiàn)象是超聲波在電鍍和清洗等槽液中所利用的主要效應(yīng)。大量氣泡迅速增大又突然崩裂，在氣泡崩裂時所產(chǎn)生的強(qiáng)烈沖擊波，在其周圍產(chǎn)生上千個大氣壓力，破壞不溶性污物而使其分散于清洗液中，當(dāng)固體粒子被油污包裹而粘附在被清洗的工件表面時，油污薄膜被穿透，油脂被乳化后，固體粒子即脫離表面游逸于清洗液中，從而達(dá)到凈化工件表面的目的。超聲波清洗主要用于一般方法難以清洗干凈的工件和形狀特別復(fù)雜的工件；也用于清除工件小孔或盲孔中的粘附的拋光膏及固態(tài)油性污物等

超聲波作用于電鍍槽液中，在其強(qiáng)烈沖擊波的推動下，可以進(jìn)一步凈化待鍍工件表面，使工件表面全面充分地接觸槽液，得到完整而無疵點(diǎn)的、結(jié)合良好的鍍層；同時，在電鍍進(jìn)程中，還可使溶液使工件表面近陰極區(qū)的電化學(xué)反應(yīng)的傳質(zhì)過程得到改善，使槽液在鍍槽各個部位的濃度更加均勻，從而強(qiáng)化了電鍍過程。超聲波電鍍主要應(yīng)用于一般電鍍方法難以完成的、有較高均鍍和深鍍要求的特殊工件加工。

應(yīng)用超聲波清洗和超聲波電鍍，可以有效地提高產(chǎn)品質(zhì)量，減少返修工時，也減輕了復(fù)雜形狀工件的表面精飾操作人員的勞動強(qiáng)度。
過去較長的一段時間，由于超聲波設(shè)備的換能器(振子)壽命較短，消耗電能較多，人們對超聲波在電鍍和表面處理溶液中的作用特性和使用方法研究不多，因此，在電鍍生產(chǎn)中應(yīng)用超聲波清洗和超聲波電鍍尚不普遍。近幾年來國內(nèi)外超聲波元器件的生產(chǎn)水平有了很大提高，超聲波清洗的優(yōu)越性逐漸為更多的企業(yè)家所認(rèn)識，超聲波設(shè)備的生產(chǎn)廠家也日漸增多，為超聲波清洗和超聲波電鍍的擴(kuò)大應(yīng)用創(chuàng)造了良好條件，我國沿海地區(qū)在電鍍生產(chǎn)中使用超聲波設(shè)備已經(jīng)比較普遍。
既然超聲波清洗是依靠換能器將超聲波發(fā)生器發(fā)出的高頻振蕩信號轉(zhuǎn)換成高頻機(jī)械振蕩而傳播到介質(zhì)(即清洗溶液)來實(shí)現(xiàn)的，因此，換能器就是產(chǎn)生高頻機(jī)械振蕩的關(guān)鍵性元件。喇叭狀換能器的聲輻射效率比棒狀換能器高，即同樣的輸入電功率，在清洗槽中得到較大的聲功率，而消耗在換能器上的電功率較少，因而換能器的發(fā)熱也低。當(dāng)輸入換能器的電功率相同時，由于喇叭輻射面的面積比棒狀換能器大，所以輻射面的聲強(qiáng)較低，與其粘結(jié)的不銹鋼板表面空化腐蝕小，清洗槽(或浸入式換能器)的壽命可以延長。所以在一般情況下采用喇叭狀換能器較好。為進(jìn)一步提高聲輻射效率、展寬頻帶，我國研制出了一種“半穿孔結(jié)構(gòu)的寬頻帶超聲清洗換能器”，這種換能器尤其在較高頻段(40kHz以上)，其優(yōu)點(diǎn)更為突出。因?yàn)樗梢韵魅鯔M向振動所帶來的不良影響，由于頻帶較寬，也有利于掃頻清洗。

為了更好地選購和正確地使用超聲波設(shè)備，必須全面了解超聲波振蕩的特性和影響超聲波清洗的一些主要因素。
采用超聲波清洗時，槽液產(chǎn)生超聲空化的強(qiáng)弱與聲學(xué)參數(shù)、清洗液的物理化學(xué)性質(zhì)及環(huán)境因素有關(guān)。所以，要得到良好的清洗效果，必須選擇適當(dāng)?shù)穆晫W(xué)參數(shù)和清洗液。使液體產(chǎn)生空化的最低聲強(qiáng)或聲壓幅值稱為空化閾。各種液體具有不同的空化閾值，在超聲波清洗槽中的聲強(qiáng)必須要高于空化閾值才能產(chǎn)生超聲空化。對于一般液體，空化閾值約為0．3W／cm2。過低的功率強(qiáng)度不能產(chǎn)生空化而達(dá)到清洗目的。聲強(qiáng)增加時，空化氣泡的最大半徑與起始半徑的比值增大，空化強(qiáng)度增大，即聲強(qiáng)愈高，空化現(xiàn)象愈強(qiáng)烈，有利于清洗作用。但是，粘結(jié)在清洗槽底或壁上的換能器分布不宜過密。因?yàn)檩斎霌Q能器的電功率強(qiáng)度過高，一方面會加快不銹鋼板或鈦板表面(或浸入式換能器與槽液接觸的表面)的空化腐蝕，縮短其使用壽命；另一方面，由于聲強(qiáng)過高，還會在鋼板表面附近產(chǎn)生大量較大的無用氣泡，增加散射衰減，形成聲屏障。同時聲強(qiáng)增大也會增加非線性衰減，增加聲波傳播損耗，會削弱遠(yuǎn)離換能器地帶的清洗作用。一般選用功率強(qiáng)度，按粘結(jié)換能器的鋼板面積計(jì)算，以低于l．5W／cm2為宜，一般制造廠在設(shè)計(jì)超聲波清洗設(shè)備時，采用的電功率強(qiáng)度都在0．4 W／cm2～1．0W／cm2范圍內(nèi)。如果清洗槽較深，除槽底安放換能器外，在槽壁上也應(yīng)考慮安放換能器。

清洗液的選擇要從兩個方面來考慮：一方面要從污物的性質(zhì)來選擇化學(xué)作用效果好的清洗劑；另一方面要選擇表面張力、蒸氣壓及黏度合適的清洗劑，因?yàn)檫@些特性與超聲空化強(qiáng)弱有關(guān)。液體的表面張力大時不容易產(chǎn)生空化，但是當(dāng)聲強(qiáng)超過空化閾值時，空化氣泡崩裂釋放的能量也大，有利于清洗。高蒸氣壓的液體會降低空化強(qiáng)度，而液體黏度大也不容易產(chǎn)生空化。因此蒸氣壓高和黏度大的清洗液都不利于超聲波清洗。此外，清洗液的溫度和靜壓力都對清洗效果有影響。清洗液溫度升高時，空化核增加，對空化的產(chǎn)生有利。但是溫度過高，氣泡中的蒸氣壓增大，空化強(qiáng)度會降低。所以溫度的選擇既要考慮對空化強(qiáng)度的影響，也要考慮清洗液的化學(xué)清洗作用。每一種液體都有一個空化活躍的溫度，對水來說，比較適宜的空化活躍溫度是60℃，此時空化最為活躍。選擇適合的液體溫度要針對不同的清洗液和清洗物來確定，一般場合液溫控制在50℃～60℃比較適合多種清洗液。
清洗液的靜壓力大時，不容易產(chǎn)生空化，所以在密閉和加壓容器中進(jìn)行超聲清洗或處理時，凈化效果較差。

清洗液的流動速度對超聲波清洗效果也有很大影響，在超聲波清洗過程中液體最好是靜止不動，這時空化氣泡的生長和崩裂運(yùn)動能夠充分完成。如果清洗液的流速過快，則有些空化核會被流動的液體帶走，有些空化核則在沒有完成生長和崩裂運(yùn)動全過程時就離開了聲場，因而使總的空化強(qiáng)度降低。在實(shí)際生產(chǎn)過程中有時為了避免污物重新粘附在清洗工件表面上，清洗液需要不斷循環(huán)過濾更新，此時應(yīng)注意清洗液的設(shè)計(jì)流動速度不宜過快，以免降低清洗效果。
被清洗工件的聲學(xué)特性，對清洗效果也有較大的影響。對聲波吸收較強(qiáng)的清洗件，如：塑料、橡膠和布料等清洗效果較差，而對聲波反射較強(qiáng)的清洗件，如：金屬件和玻璃制品，則清洗效果較好。清洗件在清洗槽中的裝掛方式，對清洗效果也有影響。一般是將工件面積小的一面朝向聲源排放，排列要有一定的間距。清洗工件不能直接放在清洗槽底部，尤其是較重的清洗件，以免影響清洗槽底板的振蕩和避免擦傷底板而加速空化腐蝕。清洗件最好是用掛具懸掛在槽中或用金屬料筐裝掛。料筐要用金屬細(xì)絲編織成網(wǎng)格較大的筐體，以減少聲波的吸收和屏蔽，造成超聲波衰減，使清洗力降低。在頻率為28kHz時，網(wǎng)籃的網(wǎng)孔直徑需在5mm以上，才可正常清洗。對于細(xì)小螺釘?shù)那逑?，網(wǎng)孔最小要做到1mm，能量就會有很大的衰減，使用0．1mm～0．5mm的薄板制成網(wǎng)籃，也可得到正常清洗效果。
清洗液中氣體的含量也影響超聲波清洗效果，在清洗液中如果有殘存氣體(非空化核)

會增加聲傳播損失。此外在空化氣泡運(yùn)動過程中擴(kuò)散到空化氣泡中的氣體，在空化泡崩裂時會降低沖擊波強(qiáng)度而削弱清洗作用。因此有些超聲波清洗設(shè)備具有除氣功能，在開機(jī)時先進(jìn)行低于空化閾值的功率水平作預(yù)備振動，以脈沖或間歇振動方式進(jìn)行除氣，然后將功率調(diào)整到正常清洗的水平進(jìn)行超聲清洗；有些超聲清洗設(shè)備附有真空脫氣裝置，也是為了減少清洗液中的殘存氣體。
駐波也影響清洗槽的清洗過程。清洗槽是有限空間，超聲波從聲源向液面?zhèn)鞑r，在液體和氣體的接觸界面會反射回來而形成駐波。駐波的特征是在液體空間的某些地方聲壓最小，而在另外一些地方聲壓最大，這就會造成清洗不均勻的現(xiàn)象。要減少駐波的影響，有時清洗槽特意做成不規(guī)則的形狀以避免駐波的形成。有時在超聲電源方面采取掃頻的工作方式，使聲壓最小處不固定在一個地方而是不斷地移動，以達(dá)到較為均勻的清洗。但是，采取掃頻清洗其清洗能力較固定頻率清洗弱一些，要達(dá)到強(qiáng)力清洗一般采用固定頻率的清洗槽，工件可在槽內(nèi)不斷作上下數(shù)十毫米的晃動，使各部位都能受到最大駐波壓力的沖擊，得到均勻的洗滌。

換能器與清洗槽的粘結(jié)質(zhì)量對超聲清洗機(jī)整機(jī)的質(zhì)量影響很大。不但要粘結(jié)牢固，而且要求膠層均勻、不缺膠、無裂縫，使超聲能量最大限度地向清洗液中傳輸，以提高整機(jī)效率和清洗效果。目前有些清洗設(shè)備為避免換能器從清洗槽上掉下來，采取螺釘加粘膠的固定方式，這種連接方式存在一些問題。一方面，如果螺釘焊接不垂直于不銹鋼板表面，粘結(jié)壓緊時振子傾斜，膠層不均勻，甚至有裂痕或缺膠，能量傳輸會削弱；另一方面，焊接也會影響不銹鋼板表面的平整度，導(dǎo)致加速空化腐蝕，縮短使用壽命。檢測粘結(jié)質(zhì)量可在清洗槽裝水并開機(jī)工作一段時間后，測量每個換能器的溫升。如果某個換能器溫升特別快，則表明該換能器可能粘結(jié)不好。因?yàn)樗穆曒椛洳缓?，電能量大部分消耗在換能器上而發(fā)熱。另一個方法是在小信號條件下逐個測量換能器的電阻抗大小來判別粘結(jié)質(zhì)量。
超聲波清洗機(jī)的性能，不能單純從標(biāo)示功率來判定。不能肯定功率越大，換能器數(shù)目越多，其性能就越好。如上所述，換能器布置過密，功率密度過大，不但清洗效果不好，而且槽底易空化腐蝕；另一方面，目前超聲波清洗機(jī)商品所標(biāo)示的功率，大多是工頻電功率而不是聲功率。超聲波清洗機(jī)質(zhì)量的優(yōu)劣，應(yīng)以其效率來判斷。如果該機(jī)的效率低，在同樣清洗效果時耗電較大，反而增加了用戶的費(fèi)用。超聲清洗機(jī)的效率包括兩部分：一是超聲頻電源的效率，即輸人換能器的高頻電功率與消耗工頻電功率之百分比；另一部分是電聲轉(zhuǎn)換效率，即進(jìn)入清洗液中的聲功率與輸入換能器的高頻電功率之百分比。

超聲波清洗設(shè)備按照清洗工件形態(tài)和產(chǎn)量的不同，其組成和結(jié)構(gòu)差別很大，可以是復(fù)雜、龐大的成套設(shè)備，也可以是非常簡單的單一槽體。選用超聲波清洗或電鍍設(shè)備時，應(yīng)向超聲波設(shè)備生產(chǎn)廠商提供完整的原始資料與技術(shù)要求，以便廠方合理地研究產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)制造完備的超聲波設(shè)備，及時安裝投產(chǎn)。
國內(nèi)超聲波清洗設(shè)備生產(chǎn)廠家很多，如深圳時代超聲設(shè)備有限公司、上海杰恩普超聲設(shè)備有限公司、保定天-超能科技有限公司和張家港市超聲電氣有限公司等廠家都有各種類型的清洗設(shè)備供應(yīng)。杰恩普超聲設(shè)備有限公司生產(chǎn)的與浸入式振板配套的超聲波發(fā)生器，功率有600W和1200W兩個規(guī)格，分普通型和功率調(diào)節(jié)型兩種，采用掃頻輸出方式，可減少盲區(qū)，提高清洗效率。他們所生產(chǎn)的浸入式振板規(guī)格和尺寸和相應(yīng)的電功率強(qiáng)度如下：

較小的超聲波清洗槽多將超聲波發(fā)生器和清洗槽制成一個整體，便于隨手搬動使用；較大一些的超聲波發(fā)生器和超聲波清洗槽就做成分體式結(jié)構(gòu)，圖l2—2—52為張家港超聲電氣有限公司生產(chǎn)的SGT系列分體式超聲波清洗機(jī)的超聲波發(fā)生器和超聲波清洗槽外形。對于需要較大功率的超聲波清洗槽，同時配備幾臺超聲波發(fā)生器時，可以安放在獨(dú)立擱架上。超聲波清洗機(jī) 各廠家還根據(jù)不同清洗工件的特點(diǎn)和生產(chǎn)批量情況，設(shè)計(jì)制造了許多超聲波自動清洗機(jī)，以滿足用戶的各式各樣需求。有的將多個清洗槽和吊運(yùn)輸送機(jī)構(gòu)整個封閉，以保持清洗全過程環(huán)境清潔衛(wèi)生，也有采取敞開布置的方式，便于觀察每個槽子的詳細(xì)工作情況。如圖12—2—54所示為張家港超聲電氣有限公司生產(chǎn)的利用料筐盛裝工件的SGL系列龍門吊車式封閉型超聲波自動清洗機(jī)外形；而圖l2—2—55則為一些廠家生產(chǎn)的敞開布置的沖壓件懸臂吊車直線式超聲波自動清洗線外形；其他形式的超聲波自動清洗機(jī)還有許許多多，如步進(jìn)提運(yùn)式自動清洗機(jī)、鏈條升降運(yùn)送的自動清洗機(jī)、水平傳送帶運(yùn)送的噴射清洗自動線和氣動吊運(yùn)的滾筒自動清洗機(jī)等