Ультразвуковые ванны

     Очистка в ультразвуковых ваннах

В тех случаях, когда при очистке какого-либо изделия механическое воздействие нежелательно, или имеются труднодоступные места, которые невозможно очистить механически, применяется ультразвуковая очистка. Суть этого процесса заключается в следующем – при прохождении звуковых волн высокой частоты через жидкую среду, в ней образуются и сразу схлопываются микропузырьки, создавая ударную нагрузку. Это явление называется кавитацией. Активное появление пузырьков на границе раздела двух сред – твердой (очищаемая деталь) и жидкой (рабочая среда), используется для очищения поверхности изделий. Однако следует учитывать тот момент, что неправильно организованный процесс кавитации может быть неэффективным или даже привести к разрушению детали.

Для выбора режима ультразвуковой очистки должны быть учтены следующие факторы:

• кавитационная стойкость загрязнений – под этим понятием подразумевается способность загрязнений (жировые отложения, ЛКП, окислы, окалина и т.п.) противостоять микроударному воздействию;
• прочность связи загрязнений с очищаемой поверхностью – примерами могут служить адгезия слоев покрытий, солевые отложения, пленки окислов после термической обработки и прочее;
• степень химического воздействия загрязнений с моющей жидкостью – растворение масляной пленки, омыление жиров, эмульгирование поверхностных загрязнений.

Другим ключевым моментом выбора режима ультразвуковой очистки является подбор моющей жидкости с необходимыми характеристиками для данного вида работ. Не рекомендуется использовать жидкость, которая активнее взаимодействует с материалом изделия, чем с загрязнениями. А также применять ультразвуковую очистку в случаях, когда материал детали менее кавитационно стоек, чем загрязнения. В противном случае, разрушаться в первую очередь будет очищаемое изделие.

    Выбор условий ультразвуковой очистки с необходимыми
    характеристиками

      Упругость пара

Интенсивность кавитации зависит от упругости пара в образующихся пузырьках. Например, в органических растворителях упругость пара больше, чем в водных растворах. Поэтому для ультразвуковой очистки целесообразно использовать воду. Но бывают случаи, когда нужна «мягкая» очистка. Например, в электронике для очистки радиодеталей, чтобы не повредить миниатюрные соединения.

      Вязкость омывающей жидкости

При малой интенсивности ультразвукового воздействия вязкая жидкость снижает очищающий эффект, так как увеличиваются потери звуковой энергии. Но при мощном ультразвуковом поле вязкость жидкости оказывает влияние на кавитацию аналогично повышенному давлению. Она не дает увеличиться пузырьку после образования, и сокращает время до схлопывания. За счет этого увеличивается мощность микроударов.

      Поверхностное натяжение

Под воздействием сил поверхностного натяжения увеличивается скорость схлопывания пузырька. С одной стороны, это увеличивает мощность кавитации, а с другой – увеличение сил поверхностного натяжения ведет к росту порога кавитации, и уменьшает количество образовывающихся пузырьков. Кроме того, ухудшается процесс смачивания. Особенно негативно это сказывается при очистке изделий с микропорами и внутренними полостями. Чтобы снизить поверхностное натяжение, в раствор добавляют поверхностно-активные вещества. Увеличивается смачиваемость и улучшается растворение масляных пленок.

      Состав растворителя

Основные требования, предъявляемые к растворам ультразвуковой очистки:

• дешевизна;
• хорошая растворимость;
• нетоксичность;
• взрыво- и пожаробезопасность;
• возможность регенерации;
• температурный режим.

Оптимальным температурным диапазоном для водных растворов омывающих жидкостей считается +40-50 °C. Если температура будет ниже, то снижается активность раствора, а если выше, то увеличивается упругость пара. Что ведет к ослаблению кавитации. Для органических растворителей, чтобы снизить упругость пара в пузырьках, применяют охлаждение до +15-20 °C.

      Характер ультразвукового воздействия

Обычно частота ультразвукового воздействия при очистке, находится в пределах от 18 до 44 кГц. Повышение частоты колебаний приводит к неполному схлопыванию пузырька, что существенно снижает кавитационное воздействие, увеличиваются потери звуковой энергии. Понижение частоты вызывает увеличение шума.

Увеличение интенсивности ультразвука может привести к превращению схлопывающегося пузырька в пульсирующий. При малой интенсивности снижается мощность кавитации и эффективность всех сопровождающих процессов.