От чего зависит эффективность очистки деталей ультразвуковой установкой?

С помощью этой статьи мы хотим объяснить, какая совокупность факторов влияет на качество ультразвуковой очистки и как добиться высокого ее качества.

Прежде всего, важно выяснить: для чего нужна очистка; каковы особенности деталей, которые нужно чистить; а также – как все-таки определить уровень очистки.

Уровень чистоты измеряют различными способами: микроскопическими исследованиями, различными методами подсчета частиц и тестами структуры поверхности – прикладыванием прозрачной липкой ленты, протиранием белой салфеткой, собирающей оставшиеся на поверхностях загрязнения.

Важнейшие факторы, влияющие на эффективность УЗ очистки:

  • Продолжительность
  • Температура
  • Использование химических средств
  • Расположение относительно преобразователя (насколько близко) – арматурное крепление
  • Частота ультразвука на выходе
  • Мощность (в ваттах на литр)
  • Конфигурация и количество загружаемых деталей

1. Продолжительность

Сколько времени потратится на очистку – зависит от степени загрязнения деталей. Этот показатель может сильно отличаться от стандартного. Оптимальным периодом для начала может считаться от 2 до 10 минут – лишь незначительное число деталей может очиститься за секунды.

Быстрого погружения для ультразвуковой очистки не всегда достаточно. Бывает, нужно перед погружением очистить деталь, удалив чрезмерное загрязнение. Или произвести химическую подготовку перед финальной очисткой. Бывает, одного цикла УЗ очистки недостаточно: нужно запускать несколько циклов, чтобы добиться исключительного результата. Полоскание с помощью ультразвука тоже может оказаться весьма уместным – чтобы удалить остатки моющих средств.

2. Температура

Оптимальной считается температура водного раствора 60°С. Однако, температуру нельзя устанавливать в отрыве от учета свойств используемой химии. Растворы, имеющие высокий pH, могут нагреваться до более высоких температур – с целью повышения эффективности воздействия химического состава.

3. Химические средства

Химический водный раствор для УЗ очистки должен оцениваться с учетом следующих факторов:

  1. характеристики воды (мягкость или жесткость, дистиллированная)
  2. pH раствора
  3. ПАВ (поверхностно активные вещества):
    - смачивающие добавки
    - дисперсионные агенты
    - эмульгаторы
    - омылители
  4. добавочные ингредиенты, по необходимости:
    - составляющие, увеличивающие экскрецию
    - ингибиторы
    - смягчающие вещества
    - пеногасители

При разработке химической рецептуры необходимо учитывать характеристики всех перечисленных составляющих.

Важно знать, что определенные химикаты, в состав которых входят разъедающие вещества, а также химические средства-разбырзгиватели для соответствующего типа очистки, не годятся для УЗ очистки!

4. Расположение относительно преобразователя

Если ожидается высокое итоговое качество очистки – скорее всего, возникнет необходимость в совершении нескольких ее стадий: погружение деталей в корзину для промывки ультразвуком; полоскание разбрызгиванием (опциональная возможность), погружение деталей для полоскания, сушка.

Когда детали попадают в корзину, некоторые из них могут оказаться вне доступа излучения, т.к. будут находиться далеко от преобразователя/излучателя, или их затенят другие детали.

Поэтому когда ультразвуковые очистительные системы проектируются для конкретных условий применения, разработчики располагают излучатели специфичным для тех или иных деталей образом. Установка преобразователей может осуществляться сверху, снизу, по бокам. Способ установки продумывается для того, чтобы очистка производилась равномерно. Определенные детали даже необходимо закреплять в моечной камере, располагая определенным образом. Это позволяет сделать доступными для чистки, полоскания, сушки наиболее важные части деталей. Чтобы сделать процесс очистки эффективнее, некоторые детали медленно передвигают по вертикали или вращают в процессе очистки.

5. Частота ультразвука на выходе

Сегодня стандартной частотой для промышленной УЗ очистки считается 28 - 40 кГц. Технические источники содержат информацию о том, что высокие частоты характеризуются лучшей проникающей способностью, а низкие – большей агрессивностью. На низких частотах очищают металлические детали большой массы, когда механическое разрушительное воздействие на поверхности не столь значительно. За счет большой массы металла значительная часть ультразвуковой мощности погашается.

6. Мощность (в ваттах на литр)

Обычно нуждающиеся в более тщательной очистке мелкие детали требуют более высокого показателя ватт на литр – для достижения наилучшего результата. Вообще, есть понятие «феномен большого резервуара», характеризующее обратную зависимость между объемом жидкости и плотностью УЗ мощности, достаточной для обеспечения кавитации в данной жидкости.

7. Конфигурация и количество деталей

Прежде, чем выбрать аппарат ультразвуковой очистки, важно оценить форму, размер, плотность деталей, которые планируется обрабатывать. Выплавленная из металла плотная крупная масса не допускает тщательной очистки внутренних поверхностей.

Существует общее правило загрузки: вес загружаемого предмета (предметов) должен составлять не больше, чем половина веса воды в резервуаре. Например, в резервуаре 20 литров (что составляет около 20 кг) воды. Значит, вес детали не должен превышать 10 кг. Иногда стоит отдать преимущество двум небольшим загрузкам вместо одной большой.