Методика ультразвуковой очистки в вопросах и ответах.

Методика ультразвуковой очистки в вопросах и ответах.

   1. Что такое «ультразвук»?
2. Что такое «кавитация»?
3. Что такое «дегазация» и зачем она необходима?
4. Что такое ультразвуковая ванна (мойка)?
5. Как наилучшим образом произвести ультразвуковую очистку?   6. Какие преимущества ультразвука по сравнению с традиционными методами очистки?
7. Области применения ультразвуковой очистки?
8. Какие загрязнения удаляются в процессе ультразвуковой очистки?
9. Может ли ультразвуковая очистка повредить очищаемые детали?
10. Что такое «прямая» и «непрямая» ультразвуковая очистка?
11. Почему для очистки требуется специальный раствор?
12. Какой раствор для очистки лучше использовать?
13. Какой раствор для очистки нельзя использовать?
14. Когда следует менять раствор?
15. Зачем нужно поддерживать уровень раствора соответственно индикатора резервуара?
16. Какова продолжительность времени очистки ультразвуком?
17. Какова цель нагревателя устройства?
18. Как узнать правильно ли работает устройство для создания кавитации?
19. Как выполняется тест «на предметном стекле микроскопа»?
20. Как выполняется «тест на фольге»?
21. Почему должны применяться поддоны или пробирки в ультразвуковой ванне?
22. Какова оптимальная температура очистки?
23. Нужно ли споласкивание после циклов очистки?
24. Почему нельзя оставлять УЗ-мойку постоянно включенной?
25. Что строго запрещается при работе с ультразвуковой ванной?

1. Что такое «ультразвук»?

Под ультразвуком принято понимать звуковые волны, частота которых превышает порог слышимости человека (в диапазоне примерно 16 кГц — 1 гГц). Кроме того, можно генерировать ультразвук с существенно большей энергией, т.е. намного «громче», чем слышимый звук. В ультразвуковой технологии различают использование слабого сигнала (испытание материалов, медицинские материалы, диагностика) и мощного ультразвука как, например, при очистке ультразвуком, ультразвуковой сварке.
Применительно к жидким средам ультразвук нашел применение в так называемом эффекте «ультразвуковой кавитации». Этот эффект взят за основу в работе устройств для ультразвуковой очистки.

2. Что такое «кавитация»?

Кавитация — это быстрое образование и разрушение миллионов мельчайших пузырьков (или полостей [cavity] в жидкой среде. Кавитация производится за счет чередующихся волн высокого и низкого давления, образуемых звуком высокой частоты (ультразвуком). Эти пузырьки изменяются в размерах от микроскопического (в фазе низкого давления) до таких размеров (в фазе высокого давления), при которых они сжимаются и разрываются. Процесс кавитации, объединенный с химическим воздействием активных веществ моющей жидкости, приводит к активному очищению поверхности детали от твердых отложений.

3. Что такое «дегазация» и зачем она необходима?

Дегазация — это первоначальное удаление газов, присутствующих в растворе. После удаления всех газов из чистящего раствора кавитация оказывается более эффективной, так как удаление газов обеспечивает вакуум в образуемых пузырьках. Когда волна высокого давления наносит удар по стенке пузырька, последний разрушается, и выделяемая при разрушении энергия производит очищающее воздействие, ломая связь между деталью и ее загрязнителями.

4. Что такое ультразвуковая ванна (мойка)?

Ультразвуковая ванна (уз ванна) — это емкость для моющей жидкости, в которой создаются колебания с частотой ультразвукового диапазона (частоты от 18 до 120 КГц.). Она состоит из генератора и излучателя колебаний. Генератор формирует электрические колебания с частотой ультразвукового диапазона и глубокой (до 90%) амплитудной модуляцией (50 — 100 Гц. и более, для ванн больших объемов). Излучатель преобразует электрические колебания в механические (ультразвук), которые передаются через стенку ванны в активную жидкостную среду. Желательным является наличие у ванны нагревательного элемента, разогревающего рабочую жидкость до определенной температуры (около 70 град. С.). Установленный таймер (электронный или механический) позволит мастеру заниматься другими вопросами во время работы ванны.

5. Как наилучшим образом произвести ультразвуковую очистку?

Имеется множество факторов, влияющих на эффективность ультразвуковой очистки. Наиболее важными являются: правильный выбор чистящего раствора, его температуры, мощность ультразвука и продолжительность очистки. Кроме этого при выборе ванны необходимо учитывать размеры деталей и узлов, которые будут подвергаться очистке.

6. Какие преимущества ультразвука по сравнению с традиционными методами очистки?

По сравнению с традиционными методами ультразвуковая очистка позволяет:

* свести к минимуму применение ручного труда

* произвести очистку и обезжиривание без применения органических растворителей

* очищать труднодоступные участки изделий и удалять все виды загрязнений

* сокращать время таких процессов, как экстракция, диспергирование, очистка, химические реакции

* исключать дорогостоящую механическую и химическую очистку теплообменного оборудования.

7. Какие области применения ультразвуковой очистки?

* Автомобильный сервис — промывка карбюраторов, форсунок, инжекторов, очистка сетчатых топливных фильтров (АЗС), отдельных деталей, узлов и целых блоков.

* Медицина — мойка и полировка оптики, стерилизация и очистка хирургических инструментов, ампул, в стоматологии и фармацевтической промышленности; очистка инструмента многоразового применения, литьевых форм.

* Машиностроение —  очистка деталей, труб, проволоки и т. д. перед финишной обработкой, обработка деталей и узлов перед консервацией, обработка деталей после расконсервации, сварки, шлифования, полировки, очистка сетчатых фильтров в топливных и гидравлических системах, снятие заусенец  с деталей.

* Приборостроение — мойка и полировка оптики, деталей точной механики, интегральных схем и печатных плат;

* Ремонт оргтехники — очистка узлов и деталей, промывка принтерных головок.

* Типография — очистка типографских валов.

* Химическая промышленность — перемешивание растворов и жидкостей, ускорение реакций, очистка проволочных фильтров, дегазация жидкостей т. д.

* Электронная промышленность — промывка печатных плат, отмывка кремниевых, кварцевых пластин.

* Производство изделий из полимеров — очистка фильер и т.п. оснастки.

* Ювелирное производство — отмывка ювелирных изделий в процессе производства и в быту.

8. Какие загрязнения удаляются в процессе ультразвуковой очистки?

Основные виды загрязнений, которые удаляются в процессе ультразвуковой очистки, можно объединить в четыре группы:

* твердые и жидкие пленки — разные масла, жиры, пасты и т.п.;
* твердые осадки — частички металла и абразива, пыль, нагар, растворимые в воде неорганические соединения (накипь, флюсы) и водорастворимые или частично растворимые органические соединения (соли, сахар, крахмал, белок и т.п.);

* продукты коррозии — ржавчина, окалина и т.д.

* предохраняющие, консервирующие и защитные покрытия.

9. Может ли ультразвуковая очистка повредить очищаемые детали?

Очистка ультразвуком считается безопасной для всех видов деталей, хотя в некоторых случаях следует соблюдать известную осторожность. Хотя воздействие тысячекратных микровзрывов в секунду является очень мощным, сам процесс очистки безопасен, так как энергия оказывается локализованной на микроскопическом уровне.
Наиболее важное соображение, касающееся безопасности изделий — это выбор раствора для очистки. Потенциально вредное воздействие моющего вещества на очищаемый материал может быть усилено ультразвуком.
В ювелирном применении ультразвуковая очистка не рекомендуется для следующих камней: опал, жемчуг, изумруд, танзанит, малахит, бирюза, ляпис, коралл.

10. Что такое «прямая» и «непрямая» очистка?

Прямая очистка имеет место, когда детали очищаются в чистящем растворе, который заполняет мойку, обычно изнутри перфорированного поддона или сетчатой корзины (садка). Ограничения по прямой очистке таковы, что должен выбираться такой раствор, который не повредил бы ультразвуковую мойку. Непрямая очистка означает размещение очищаемых деталей во внутреннем неперфорированном поддоне или пробирке, обычно содержащем раствор, которым пользователь не желает напрямую заполнять ультразвуковой резервуар. При выборе непрямой очистки убедитесь, что уровень воды внутри резервуара постоянно поддерживается на уровне заполнения (примерно 30мм от верхнего края резервуара).

11. Почему для очистки требуется специальный раствор?

Грязь пристает к изделиям… если бы этого не было, она просто отпадала бы от них! Назначение раствора — это взломать связь между изделиями и частицами-загрязнителями. Вода сама по себе не обладает сильными очищающими свойствами. Изначальная цель действия ультразвука (кавитация) — помочь раствору проделать эту работу.
Раствор для ультразвуковой очистки содержит различные ингредиенты, призванные оптимизировать процесс ультразвуковой очистки. Например, возрастание уровней кавитации возникает как результат снижения поверхностного натяжения жидкости. Раствор для ультразвуковой очистки включает в себя эффективный смачивающий агент или поверхностно-активное вещество (ПАВ).

12. Какой раствор для очистки лучше использовать?

Современные растворы для очистки составляются из множества разнообразных моющих веществ, увлажняющих агентов и других реактивных компонентов. Имеется большое разнообразие отличных формул, разработанных для специальных применений. Правильный выбор очень важен для обеспечения необходимой чистящей активности и для предотвращения нежелательной реакции с обрабатываемой деталью.

13. Какой раствор для очистки не следует использовать?

Категорически запрещается применять горючие вещества либо растворы с низкой температурой вспышки! Энергия, высвобождаемая при кавитации, преобразуется в тепло и кинетическую энергию, генерируя высокотемпературные градиенты в растворе, и могут тем самым создать опасные условия при работе с воспламеняющимися жидкостями. Кислот, щелочей, отбеливателей и побочных продуктов отбеливания (т.е. агрессивных растворов) следует по возможности избегать, хотя они могут применяться при непрямой очистке в соответствующем контейнере для непрямой очистки (например, в стеклянной пробирке) и с соблюдением необходимых мер предосторожности.
Кислота и отбеливатели могут повредить резервуары из нержавеющей стали и/или создать опасные условия работы (агрессивные испарения).
Также не следует превышать рекомендуемые концентрации растворов, требующих разбавления водой перед применением (концентратов), т.к. в таком случае эти растворы могут обладать повышенной химической агрессивностью.

14. Когда следует менять раствор?

Раствор для очистки должен заменяться на свежий, если эффективность раствора заметно снизилась или если раствор стал визуально грязным. Свежая партия раствора для каждого сеанса очистки необязательна.

15. Зачем нужно сохранять раствор на уровне индикатора резервуара?

Уровень раствора всегда должен поддерживаться на уровне индикатора в резервуаре при вставленных поддонах или пробирках. Система ультразвуковой очистки — это «настраиваемая» система. Неверно установленные уровни раствора изменяют характеристики среды, могут воздействовать на частоту системы, снижать эффективность и в принципе повредить мойку. Поддержание нужного уровня раствора обеспечивает оптимальную циркуляцию раствора вокруг деталей и защищает нагреватели и передатчики от напряжений и перегрева.
Превышение уровня раствора в ванне может привести к попаданию его внутрь корпуса моечной машины, тем самым вызвав повреждение плат электроники. В случае применения агрессивных жидкостей такое попадание приводит к невосстановимым повреждениям УЗ-мойки.

16. Какова продолжительность времени очистки?

Продолжительность очистки может варьироваться, в зависимости от таких факторов, как загрязнение, тип раствора, требуемая степень очистки. Хорошо видимое глазу удаление грязи начинается сразу же после начала ультразвуковой очистки.
Регулирование продолжительности очистки — самый легкий (и наиболее часто неправильно применяемый) способ компенсации переменных процесса. Хотя продолжительность цикла нового применения может быть приблизительно определена опытным пользователем, она должна тем не менее подтверждаться использованием с выбранным раствором и реальными загрязненными деталями.

17. Каково назначение нагревателя устройства?

Основной функцией нагревателя устройства является первоначальный подогрев раствора  до рабочей температуры и  поддержание температуры раствора между циклами очистки. В дальнейшем, в процессе отмывки, огромная энергия, высвобождаемая кавитацией, преобразуется в тепло для очистки, раствор нагревается.

18. Как узнать, правильно ли работает устройство для создания кавитации?

Плохое качество очистки в большинстве случаев возникает из-за неправильного контроля над одной или несколькими переменными процесса: выбор неправильного моющего раствора, недостаток тепла, недостаток времени для удаления того или иного вида загрязнения. Если вы подозреваете, что ваша ультразвуковая мойка не создает нужную кавитацию, имеется два простых теста, которые вы можете выполнить: «тест на предметном стекле микроскопа» и «тест на фольге».

19. Как выполняется тест «на предметном стекле микроскопа»?

Смочить замороженную часть предметного стекла водопроводной водой и начертить «Х» карандашом  из угла в угол замороженного участка. Убедившись, что резервуар заполнен до линии заполнения, погрузить замороженный конец предметного стекла в свежий раствор для очистки. Включить ультразвук. Начерченное «Х» должно почти тут же начать удаляться и полностью удаляется в течение 10 секунд.

20. Как выполняется «тест на фольге»?

Нарезать три кусочка алюминиевой фольги примерно 100х200мм каждый. Согнуть каждый кусок по стержню, который используется для подвешивания фольги в резервуаре. Мойка должна быть у вас заполнена раствором для ультразвуковой очистки, прошедшим дегазацию, также он должен иметь нормальную рабочую температуру. Подвесить первый «квадрат» в центре резервуара, остальные — примерно в 50мм от краев резервуара. Проверьте, что резервуар заполнен до уровня линии заполнения, и включите ультразвук примерно на 10 минут. Затем вынуть фольгу и осмотреть — все три кусочка алюминиевой фольги должны быть перфорированы и смяты примерно в одинаковой степени.

21. Почему должны применяться поддоны или пробирки?

Изделия, подвергаемые очистке, нельзя размещать непосредственно на дне резервуара!
Излучатели (производящие ультразвук) закреплены на дне резервуара. Изделия, находящиеся непосредственно на дне резервуара и механически контактирующие с дном, могут повредить передатчики и/или снизить уровень кавитации. Также возможны механические повреждения дна ванны.  Кроме того, поддон или пробирка способствуют размещению изделия в пределах зоны оптимальной очистки.
Поддон или пробирка также держат груз вместе и обеспечивают легкое удаление без касания, слив жидкости и транспортировку изделий до следующего этапа процесса очистки.

22. Какова оптимальная температура очистки?

Теплота обычно улучшает и ускоряет процесс очистки, и большинство моющих растворов разработаны для наилучшей работы при повышенных температурах. Лучший способ найти оптимальную температуру, которая даст вам самую лучшую и самую быструю чистоту — это провести тесты. Обычно наилучшие результаты лежат в пределах 50 — 65 градусов Цельсия.

23. Нужно ли ополаскивание после циклов очистки?

Ополаскивание рекомендуется для удаления различных химических остатков, которые могут пагубно сказаться на состоянии детали. Детали могут промываться прямо в ультразвуковом очистителе, либо в ванне с чистой водой, либо в отдельной раковине под краном, дистиллированной или деионизированной водой.

24. Почему нельзя оставлять мойку постоянно включенной?

Низкий уровень раствора может серьезно повредить вашу мойку. Оставление очистителя постоянно включенным — это большой риск понижения уровня раствора, так как раствор испаряется, особенно в нагретом состоянии. Нужно обязательно выключать ультразвуковое устройство, когда оно не в работе, и наблюдать за уровнем раствора. В этом случае прибор прослужит вам много лет без проблем.

25. Что строго запрещается при работе с ультразвуковой ванной?

* На дно уз ванны класть предметы строго запрещается. Это может вызывать отказ устройства, так как детали будут отражать ультразвуковую энергию обратно на передатчик(и), а также вызвать механические повреждения дна ванны. Для обеспечения нормальной кавитации всегда нужно оставлять 10-30мм между дном резервуара и изделием. Всегда используйте поддон или сито.

* Ронять УЗ-ванну строго запрещается, чаще всего удар приводит к повреждению ультразвукового излучателя в месте крепления ко дну ванны, такую поломку устранить можно только в специализированной мастерской.

* Включать УЗ-ванну без жидкости строго запрещается, на многих современных ваннах стоит защита в виде самовосстанавливающегося предохранителя, но не на всех.

* Использовать ванну с воспламеняющимися жидкостями крайне пожароопасно, особенно в ваннах с подогревом.