В промышленности всегда существовала задача очистка деталей от всякого рода грязи. Особенно остро вопрос в очистки встал в тех отраслях промышленности, где требовалась очистка сложной поверхности детали или тонких и длинных каналов в датали. В металлургии требовалось после выплавки освободить деталь от формовой смеси, которая прилипала во время выплавки ко всей поверхности детали. Использовать какие то механические средства (шлифовальная машинка) для данной операции было либо невозможно, либо трудоемко.
Для упрощения операции очистки деталей от грязи в 40-50 годы 20 века была выдвинута идея использовать ультразвук в жидкой среде для очистки деталей, погруженных в эту жидкость. Чаще всего рабочей жидкостью выступает вода.
Было сконструировано много устройств, генерирующих в растворе ультразвуковые волны с частотой , лежащей в области 500 кГц . Предполагалось что энергии звуковых волн на таких частотах будет достаточно, что маленькие частички, содержащиеся в растворе, ускоренные ультразвуковыми волнами до высоких скоростей, смогли бы выбивать большие частицы грязи, т.е. смывать грязь. Устройства сконструированные для работы на такой частоте оказались не работоспособными .
Те устройства, которые были сконструированы для генерации звуковой волной в диапазоне 20 кГЦ, оказались работоспособными . И главным образом благодаря тому, что звуковая волна в жидкости на данной частоте создает эффект кавитации , который и стал причиной эффективной очистки поверхности от грязи.
— это процесс образования пузырьков, то есть полостей, заполненных газом, в жидкости. Такие пузырьки живут не долго, так как в данных полостях создается отрицательное давление, а окружающая их жидкость имеет положительное давление, разность давлений приводит к тому что, что пузырьки«схлопываются» в результате чего образуются интенсивные ударные волны, которые способны разрушить даже металлические конструкции. В момент «схлопывания» давление газовой среды внутри пузырька может в несколько тысяч раз превышать атмосферное.
Наполненный газом пузырек может иметь более продолжительное время жизни. Это обусловлено следующими друг за другом процессами сжатия и расширения, вызванными проходящими ультразвуковыми волнами, причем в результате диффузии размеры пузырьков будут расти, пока находящийся в них воздух не поднимет их на поверхность жидкости. Там они мгновенно лопаются. Такой процесс кавитации обычно дегазирует жидкости. Это явление и начали применять для дегазации жидкостей .
Изделия, требующие очистки, погружались в жидкость и облучались ультразвуковыми волнами. Загрязненные предметы погружают в бак, заполненном соответствующим растворителем, к жидкости подводят ультразвук такой частоты и интенсивности, которые образуют кавитацию с максимальной эффективностью. Созданные ударные волны попадают на поверхность предметов и очень эффективно очищают их.
Нужно иметь ввиду при проектировании и настройке ультразвукового очистителя, что способность акустических волн создавать кавитацию значительно падает с ростом частоты.
Ультразвуковая ванна
С теорией разобрались, исходя из теории, для того чтобы выбрать ультразвуковую ванночку или собрать ее самостоятельно нужно 3 элемента:
- ванна — сосуд для жидкости — форма любая, но с учетом объема вмещаемой жидкости. Материал изготовления — нержавеющая сталь 08Х17 или иная.
- генератор ультразвуковых волн — для генерации ультразвуковых волн используют пьезоэлектрики, прикрепленные жестко к ванночке, с помощью клея на основе эпоксидных смол (можно использовать клей на основе акриловых смол). Пьезоэлектрические генераторы ультразвуковых волн могут изготавливаться из разных материалов, самый широко используемый материал — пьезокерамика, также могут встречаться пьезоэлементы на основе кварца. От размеров кристалла генератора волн зависит мощность ультразвукового очистителя. Здесь действует правило, чем больше, тем мощнее.
- электронная схема — необходима для подачи энергии на пьезо генератор волн, состоит из силового трансформатора и преобразователя частоты, частота промышленной чети 50Гц преобразуется в нужную частоту порядка 18-20 кГц и далее проходя повышающий трансформатор (на выходе порядка 8 кВ) попадает на пьезокерамическую пластину.
Ультразвуковая очистки форсунок
Для чистки автомобильных форсунок может использоваться как ультразвуковая ванночка, так и специализированный пост для чистки форсунок. Отличия использования заключаются в том, что пост для чистки форсунок позволяет очистить форсунки во время работы и его использование, приобретение или сборка оправданно в профессиональной сфере на станциях тех. обслуживания, для домашних условий прочистки топливных форсунок подойдет ванночка, правда возможности очистки форсунок во время работы нет, там вся форсунка целиком погружается в чистящее средство и визуального подтверждения очистки форсунки тоже нет, очистилась форсунка или нет можно будет понять только во время работы двигателя по ощущениям. Но плюс применения ванночки, а не поста тоже есть, в форсунке есть топливный фильтр, который задерживает грязь в топливе, при его очистке в ванночке грязь, раздробленная кавитацией, не проходит весь топливный тракт форсунке и не оседает в неровностях этого тракта.
Видео работы поста по чистки форсунок:
Очищающие средства
Взаимодействие ультразвуковой волны с загрязненным предметом идет в водной среде, так как вода — универсальный растворитель, дешевый и ее везде возможно достать, кроме того для воды известна частота создания кавитации 18-20 кГц, а для других жидкостей кавитационная частота своя. Поэтому все чистящие средства делают на водной основе, имеющий в своем составе различные ПАВы и антикорозийные добавки, которые придают чистящему средству высокоэффективные моющие свойства. Для приготовления чистящего средства для ультразвуковой очистки достаточно в воду добавить моющие средства (мыло), для менее ответственных деталей, а для более ответственных металлических деталей еще и антикоррозийные вещества.
Ультразвуковая мойка - это прибор, предназначенный для очистки различных предметов, выполненных из металлов и пластмасс, как от жировых, так и от прочих загрязнений. Работа такого устройства основана на применении эффекта кавитации. Что представляет собой этот очистительный прибор? Каков принцип его действия? В чём заключаются преимущества очистки ультразвуком? В каких сферах применяется ультразвуковая мойка? Ответы на эти и другие вопросы даны в статье ниже.
Принцип действия ультразвуковой мойки
Для того чтобы очистить предметы в ультразвуковой мойке, нужно просто погрузить их в чашу с водой, в которую уже добавлено специальное моющее средство, и включить прибор.
В основе работы очистительного устройства лежит эффект кавитации, когда в жидкости за короткий промежуток времени образуются и тут же разрушаются миллионы мелких пузырьков воздуха. Этот процесс происходит вследствие чередования волн низкого и высокого давления под воздействием ультразвука. Воздушные пузырьки, соприкасаясь с поверхностью обрабатываемых предметов, разрываются, создавая множество маленьких ударных волн. Благодаря этому происходит глубокая очистка инструментов, которую может обеспечить только ультразвуковая мойка.
Инструкция по использованию прибора говорит, что объём погружённых в чашу предметов должен составлять от 30 до 70 процентов её ёмкости. Это обеспечит наибольшую эффективность работы устройства.
Что представляет собой ультразвуковая мойка? Из каких частей она состоит? Об этом ниже.
Устройство ультразвуковой мойки
Чаша мойки чаще всего выполнена из такого материала, как нержавеющая сталь.
На стенках и дне устройства размещены (излучатели). С установленного подаётся переменный ток необходимой частоты. Он улавливается излучателями и преобразовывается в механические колебания. От способа их расположения зависят размеры, которыми будет обладать ультразвуковая мойка.
Схема размещения таких преобразователей внутри конструкции мойки может быть различной. Существуют два варианта расположения:
- В специальных отверстиях в корпусе. Такое размещение преобразователей возможно только в ультразвуковых приборах небольших размеров.
- Обособленными модулями. При таком варианте расположения становится возможным производство моек больших размеров.
Чистка ультразвуком выгодно отличается от процесса обычного мытья. Подробнее об этом - в разделе ниже.
Преимущества ультразвуковой мойки
Удаление загрязнений с изделий с использованием ультразвука обладает рядом достоинств.
Главное преимущество - это возможность очищать предметы сложных форм. Удалить грязь из полостей, отверстий и прочих труднодоступных мест можно как раз с помощью такого прибора, как ультразвуковая мойка.
Для маникюрных инструментов и других заточенных изделий рекомендуется использование этого устройства. Благодаря эффекту кавитации после удаления грязи они не затупятся, ведь при таком способе очистки исключено появление механических повреждений. Кроме этого, ультразвуковая мойка для инструментов обеспечит их дезинфекцию.
Ещё одним достоинством такого способа очистки является быстрота процесса при его высокой эффективности. Удалить загрязнения с предметов можно всего за несколько минут. При этом итоговый результат будет более качественным в сравнении с обычным мытьём.
Сфер применения ультразвуковых моек достаточно много. Подробнее об этом - в следующем разделе.
Где применяют ультразвуковые мойки?
Широко распространено использование ультразвуковых моек в медицине. Они эффективно очищают от различного вида загрязнений инструменты и инвентарь. С их дезинфекцией и предстерилизационной обработкой также отлично справится ультразвуковая мойка.
Для маникюрных инструментов такое очистительное устройство просто незаменимо. Ведь оно эффективно удаляет загрязнения. При этом инструменты остаются острыми. Также осуществляет их дезинфекцию.
Ещё одна область применения таких моек - это станции технического обслуживания. С помощью ультразвукового устройства можно удалять загрязнения с форсунок, деталей карбюраторов и прочих автомобильных запчастей.
Также ультразвуковая мойка может быть использована для очистки ювелирных изделий или часовых механизмов. Ещё одной сферой применения такого устройства является пищевая промышленность, когда необходимо содержать в чистоте и дезинфицировать пластиковые контейнеры и ящики.
Как выбрать ультразвуковую мойку?
При выборе такого устройства следует учесть габариты предметов, которые будут подвергаться чистке. Рекомендуется приобретать мойку большего размера, чтобы избежать её перегрузки.
Обязательно нужно обратить внимание на наличие модуля подогрева. Если основной задачей ультразвуковой мойки будет являться просто избавление от грязи, рекомендуется приобрести устройство, которое использует в процессе работы тёплую жидкость. А если необходима ещё и дополнительная дезинфекция инструментов - тогда стоит остановить свой выбор на мойке без функции нагрева. Ведь средства для обеззараживания становятся неэффективными при температуре выше сорока градусов.
Заключение
Ультразвуковая мойка - это устройство для эффективной очистки различных изделий из металлов и пластмасс. Работа этого прибора основана на эффекте кавитации, который достигается путём использования ультразвука. Такая очистка предметов обладает рядом преимуществ: возможность качественного мытья изделий сложных форм, быстрота процесса при его высокой эффективности, исключено появление механических повреждений инструментов. Ультразвуковые мойки применяют в медицине, пищевой промышленности, на станциях технического обслуживания и в других областях.
Ультразвуковая очистка - способ очистки поверхности твёрдых тел в моющих жидкостях, при котором в жидкость тем или иным способом вводятся ультразвуковые колебания. Применение ультразвука обычно значительно ускоряет процесс очистки и повышает его качество. Кроме того, во многих случаях удаётся заменить огнеопасные и токсичные растворители на более безопасные моющие вещества без потери качества очистки. Ультразвуковая очистка находит применение во многих отраслях промышленности, при ремонте машин и механизмов, в ювелирном и реставрационном деле, в медицине и т. д. Очистка происходит за счёт совместного действия разных нелинейных эффектов, возникающих в жидкости под действием мощных ультразвуковых колебаний. Эти эффекты: кавитация, акустические течения, звуковое давление, звукокапиллярный эффект, из которых кавитация играет решающую роль. Кавитационные пузырьки, пульсируя и схлопываясь вблизи загрязнений, разрушают их. Этот эффект известен как кавитационная эрозия.
Для ультразвуковой очистки важен правильный подбор моющего раствора, с тем чтобы он эффективно растворял или эмульгировал загрязняющие вещества, при этом по возможности не влияя на саму очищаемую поверхность. Последнее обстоятельство особенно важно, поскольку ультразвук обычно значительно ускоряет физико-химические процессы в жидкостях, и агрессивное моющее вещество может быстро повредить поверхность.
Ультразвуковую очистку не следует применять, когда кавитационная стойкость очищаемой поверхности меньше, чем стойкость загрязнения.
Например, при удалении пригарных плёнок с алюминиевых деталей велика вероятность разрушения самих деталей. Следует помнить из урока химии 7 класс, что алюминий взаимодействует с водой, с выделением водорода, и гидроксида алюминия. Его защищает оксидная пленка. Которая с легкостью может быть разрушена. Оптимальную концентрацию рабочего раствора подбирают экспериментально.
При чистке высоколегированных сталей желательно промывка в дистиллированной воде. Для нейтрализации щелочных остатков рекомендуется промывка слабым раствором лимонной кислоты. Концентрацию рабочего раствора и промывочного корректируют ионометром (рН — метр) или лакмусовой бумагой.
Загрязнения и воздействия на них
С точки зрения ультразвуковой очистки загрязнения различаются по трём признакам:
1. Кавитационная стойкость, то есть способность выдерживать микроударные нагрузки.
2. Прочность связи с очищаемой поверхностью, сопротивляемость к отслаиванию.
3. Степень взаимодействия с моющей жидкостью, то есть способна ли и насколько способна эта жидкость растворять или эмульгировать загрязнение.
Кавитационно стойкие загрязнения хорошо поддаются ультразвуковой очистке только если они слабо связаны с поверхностью или взаимодействуют с моющим раствором. Таковы жировые загрязнения, которые хорошо отмываются в слабощелочных растворах. Покрытия из лака или краски, окалина, окисные плёнки обычно кавитационно стойки и хорошо связаны с поверхностью. Для ультразвуковой очистки от таких загрязнений нужны достаточно агрессивные растворы, потому что здесь возможно действие только по третьему из перечисленных признаков.
Кавитационно нестойкие загрязнения (пыль, пористая органика, продукты коррозии) относительно легко удаляются даже без применения специальных растворов.
При ультразвуковой очистке в качестве моющей жидкости применяют как простую воду, так и водные растворы моющих средств и органические растворители. Выбор средства определяется видом загрязнений и свойствами очищаемой поверхности (см. выше).
Устройства для ультразвуковой очистки
Для ультразвуковой очистки нужна ёмкость с моющим раствором и источник механических колебаний ультразвуковой частоты, называемый ультразвуковым излучателем. В качестве излучателя может выступать поверхность ультразвукового преобразователя, корпус ёмкости и даже сама очищаемая деталь. В последних случаях ультразвуковой преобразователь прикрепляется, соответственно, к корпусу или к детали.
Ультразвуковой преобразователь преобразует подаваемые на него электрические колебания в механические такой же частоты. В большинстве установок используются частоты от 18 до 44 кГц с интенсивностью колебаний от 0,5 до 10 Вт/см?. Верхняя граница частотного диапазона обусловлена механизмом образования и разрушения кавитационных пузырьков: при очень большой частоте пузырьки не успевают захлопываться, что снижает микроударное действие кавитации.
Преобразователи могут быть магнитострикционные или пьезокерамические. Первые отличаются большими размерами и массой, значительно более низким КПД, однако позволяют достигать большой мощности, порядка нескольких киловатт. Пьезокерамические преобразователи компактнее, легче, экономичнее, но мощность их, как правило, не так велика - до нескольких сотен ватт. Такая мощность, впрочем, достаточна для абсолютного большинства применений, учитывая, что в крупных установках используются сразу несколько излучателей.
Наиболее известные устройства - это ультразвуковые ванны, установки специально предназначенные для ультразвуковой очистки. Преобразователи в таких ваннах как правило или встраиваются в отверстия в корпусе, или крепятся к корпусу, делая его излучателем, или помещаются внутрь в виде отдельных модулей. Каждый способ имеет свои преимущества и недостатки.
Отдельные модули ультразвуковых преобразователей (излучателей) могут встраиваться в технологические линии, где требуется быстрая и качественная очистка. Так, например, поступают для непрерывной очистки металлического проката и проволоки на разных стадиях их производства и использования.
Известны преобразователи, выполненные в виде небольших ручных инструментов для точной очистки сложных поверхностей. Для очистки печатных плат, применяемых в радиоэлектронике, наилучшие показатели (полученые эксперементальным путём) имеет раствор из популярных моющих средств таких как «мистер мускул 30%, фэрри 30% и вода. при очистке в специальных ваннах желательно производить подогрев раствора до температуры +25-40 градусов цельсия в течении всего процесса.
Ультразвуковая очистка — способ очистки поверхности твердых тел, основанный на возбуждении в моющем растворе колебаний ультразвуковой частоты.
Научную основу для создания аппаратуры и разработки технологии ультразвуковой очистки заложили работы в области акустической кавитации, проводившиеся в «Акустическом институте имени академика Н.Н.Андреева» под руководством профессора Л.Д.Розенберга.
Ультразвуковая очистка позволяет заменить ручной труд, ускорив тем самым процесс очистки, получить высокую степень чистоты поверхности, практически исключить использование пожароопасных и токсичных растворителей.
Процесс ультразвуковой очистки обусловлен рядом явлений, возникающих в ультразвуковом поле высокой интенсивности: акустической кавитацией, акустическими течениями, радиационным давлением, звукокапиллярным эффектом.
Исследования показали, что в зависимости от вида загрязнения преобладающую роль в очистке играют различные процессы. Так, разрушение слабо взаимосвязанных загрязнений происходит, в основном, под действием пульсирующих (незахлопыващихся) кавитационных пузырьков. На краях пленки загрязнений пульсирующие пузырьки, совершая интенсивные колебания, преодолевают силы сцепления пленки с поверхностью, проникают под пленку, разрывают и отслаивают ее. Радиационное давление и звукокапиллярный эффект способствуют проникновению моющего раствора в микропоры, неровности и глухие каналы. Акустические течения осуществляют ускоренное удаление загрязнений с поверхности. Если же загрязнения прочно связаны с поверхностью, то для их разрушения и удаления с поверхности необходимо наличие захлопывающихся кавитационных пузырьков, создающих микроударное воздействие на поверхность.
Для осуществления необходимого режима ультразвуковой очистки необходим выбор оптимальных значений интенсивности ультразвука и частоты колебаний. С повышением частоты кавитационный пузырек не достигает конечной стадии захлопывания, что снижает микроударное действие кавитации. Чрезмерное понижение частоты приводит к увеличению уровня воздушного шума, и требует увеличения габаритов излучателя. Поэтому большинство промышленных установок работает в диапазоне 18-44 килогерц.
Повышение интенсивности ультразвука сверх определенного предела приводит к увеличению амплитудного значения давления, и кавитационный пузырек вырождается в пульсирующий. При малых значениях интенсивности слабо выражена кавитация и все вторичные эффекты, возникающие в жидкости при введении ультразвуковых колебаний и определяющие эффективность очистки. Рабочий интервал интенсивности составляет 0.5-10 Вт/см2.
Большую роль в процессе очистки играет правильно подобранный состав моющей жидкости. При этом необходимо учитывать свойства материала очищаемой детали и вид загрязнений. Моющая жидкость должна вступать в химическое взаимодействие только с поверхностными загрязнениями, но не с материалом очищаемого изделия. Существенное влияние на протекание и развитие в моющих растворах специфических явлений, возбуждаемых ультразвуком, оказывают физико-химические свойства жидкости. Повышение упругости пара внутри пузырька резко снижает интенсивность кавитации, поэтому, например, применение для ультразвуковой очистки водных растворов более эффективно, чем применение органических растворителей.
В настоящее время в качестве устройств ультразвуковой очистки нашли применение специальные ванны.
Следует помнить, что категорически запрещается использовать в качестве моющего раствора легковоспламеняющиеся и взрывоопасные вещества! Допускается добавления в водные моющие растворы «Фаворит Ультра» тестовой жидкости «Фаворит Тест» для улучшения отмывания стойких загрязнений. При этом раствор полученный смешиванием этих двух жидкостей становится невзрывоопасным. Однако в процессе хранения отработанного состава полученного смешиванием этих двух жидкостей, происходит расслоение. Более легкий «Фаворит Тест» состоящий из органических растворителей собирается в емкости сверху и может представлять угрозу возгорания. Дезинфекция и стерилизация медицинских инструментов Государственный научный центр «НИОПИК» предлагает широкий спектр препаратов для дезинфекции и стерилизации медицинских инструментов. В......
— это способ очистки поверхности твердых тел в моечном растворе, в который вводятся ультразвуковые колебания.
Введение ультразвука позволяет не только ускорить процесс очистки, но и получить высокую степень очистки поверхности, а также уменьшить объем ручного труда и отказаться от пожароопасных или токсичных растворителей.
Принцип ультразвуковой очистки
Очистка происходит за счет совместного действия различных нелинейных эффектов, возникающих в жидкости под действием мощных ультразвуковых колебаний. Эти эффекты: кавитация, акустические течения, звуковое давление и звукокапиллярный эффект, среди которых кавитация играет решающую роль. Кавитационные пузырьки, пульсируя и захлопуючись вблизи загрязнений, разрушают их. Этот эффект известен как кавитационная эрозия.
Основные виды загрязнений, которые удаляются в процессе ультразвуковой очистки, можно объединить в четыре группы:
- твердые и жидкие пленки — разные масла, смазки, жиры, пасты и тому подобное;
- твердый осадок — частицы металла или абразива, пыль нагар, водорастворимые неорганические соединения (накипь, флюсы) и водорастворимые или частично растворимые органические соединения (соли, сахар, крахмал, белок и т.п.);
- продукты коррозии — ржавчина, окалина и тому подобное;
- защитные покрытия, покрытия для консервации и защиты — эмали, смолы и тому подобное.
Технология ультразвуковой очистки
С точки зрения ультразвуковой очистки загрязнения различаются по трем признакам:
- кавитационной стойкостью, то есть способностью выдерживать микроударни нагрузки;
- прочностью связи с очищаемой поверхностью, устойчивостью к отслоению;
- степенью взаимодействия с моечной жидкостью, то есть по степени способности этой жидкости растворять или эмульгировать загрязнения.
Ультразвуковая очистка не следует применять, когда кавитационная стойкость очищаемой поверхности меньше устойчивость загрязнения. Например, при удалении при хорошем пленок из алюминиевых деталей существует большая вероятность разрушения самих деталей.
Кавитационно стойкие загрязнения хорошо поддаются ультразвуковом очистке только если они слабо связаны с поверхностью или взаимодействуют с моющим раствором. Такие жировые загрязнения, хорошо отмываются в слабощелочных растворах. Покрытие из лака или краски, окалина, окислительные пленки обычно кавитационной устойчивые и хорошо связаны с поверхностью. Для ультразвуковой очистки от таких загрязнений нужны достаточно агрессивные растворы, так как здесь возможно воздействие только за три из перечисленных признаков.
Кавитационно неустойчивые загрязнения (пыль, пористая органика, продукты коррозии) относительно легко удаляются даже без применения специальных растворов.
В зависимости от вида загрязнений целесообразно использовать следующие значения интенсивности:
- до 1-3 Вт / см — для загрязнений, для загрязнений, легко удаляются (масляных и жировых при механической обработке изделий, растворимых в моечной жидкости осадков, флюсов и т.п.);
- от 3 до 10 Вт / см — для загрязнений типа полировальных и притирочных паст, завернутых при обработке давлением физических загрязнений и масел, полимерных масел и т.д.;
- более 10 Вт / см — для загрязнений, трудно удаляются (лаковых пленок, травильных шламов и т.д.).
Для очистки длинных каналов малого диаметра используется высоко-амплитудное очистки колебаниями с интенсивностью до 100 Вт / см.
Использование
Ультразвуковая очистка используется очень давно и хорошо зарекомендовало себя во многих отраслях промышленности, таких как:
- машиностроения — до и после обработки деталей и узлов, перед консервацией и после расконсервации деталей, после сварки, шлифовки, полировки, для устранения оксидных пленок, снятия заусенцев с деталей;
- приборостроение — мойка и полировка оптики, деталей точной механики, интегральных схем и печатных плат;
- медицина — мойка и полировка оптики, стерилизация и очистка хирургических инструментов, ампул, в стоматологии и фармацевтической промышленности;
- ювелирная промышленность — очистка ювелирных изделий после обработки;
- отрасль переработки и использования полимеров — очистка фильер и тому подобное.
Моющие жидкости
Для ультразвуковой очистки важен правильный подбор моющего раствора, с тем чтобы он эффективно растворял или емульгував загрязняющие вещества, при этом по возможности не влияя на саму очищаемую поверхность. Последнее обстоятельство особенно важно, так как ультразвук обычно значительно ускоряет физико-химические процессы в жидкостях, и агрессивная моечная вещество может быстро повредить поверхность.
При ультразвуковом очистке как моечную жидкость применяют простую воду, а также и водные растворы моющих средств и органические растворители. Выбор средства определяется видом загрязнений и свойствами очищаемой поверхности.
При использовании органических растворителей (бензин Б-70, фреон-113, четыреххлористый углерод, трихлорэтилен, ацетон, дихлорэтан и т.д.) эффективно очищают поверхности деталей от полировальных паст, масел (минеральных, растительных и животных), вазелина, парафина, гудрона. Они не вызывают коррозии металла. Имея малый поверхностное натяжение, легко проникают в отверстия и щели и растворяют в них загрязнения.
Широкое применение для ультразвуковой очистки нашли фреоны. Это обусловлено их высокой растворяющей способностью, незначительной токсичностью, негорючесть и возможностью легкой регенерации.
Широкое применение в ультразвуковых установках нашли также и различные щелочные растворы. Их используют для обезжиривания деталей, очистки от смазки, полировальных паст, металлической пыли, абразивов и тому подобное.
Оснащение для ультразвуковой очистки
Для ультразвуковой очистки необходима емкость с моющим раствором и источник механических колебаний ультразвуковой частоты, носит назу «ультразвуковой излучатель». Как излучатель может использоваться поверхность ультразвукового преобразователя, корпус емкости и даже сама деталь, очищается. В последних случаях ультразвуковой преобразователь крепится, соответственно, к корпусу или к детали.
Ультразвуковой преобразователь преобразует электрические колебания, которые подаются на него в механические такой же частоты. В большинстве установок используются частоты от 18 до 44 кГц с интенсивностью колебаний от 0,5 до 10 Вт / см. Верхняя граница частотного диапазона обусловлена механизмом образования и разрушения кавитационных пузырьков: при очень большой частоте пузырьки не успевают захлопываться, что снижает микроударну действие кавитации.
Преобразователи могут быть магнитострикционные или пьезокерамические. Первые отличаются большими размерами и массой, значительно ниже КПД, однако позволяют достигать большой мощности до нескольких киловатт. Пьезокерамические преобразователи является компактными, легкими, экономичными, но мощность их, как правило, не так велика — до нескольких сотен ватт. Такая мощность, впрочем, достаточно для абсолютного большинства приложений, учитывая, что в крупных установках используются сразу несколько излучателей.
Самыми известными устройствами являются ультразвуковые ванны, установки, специально предназначенные для ультразвуковой очистки. Преобразователи в таких ваннах обычно или встраиваются в отверстия в корпусе, или крепятся к корпусу, делая его излучателем, или помещаются внутрь в виде отдельных модулей. Каждый способ имеет свои преимущества и недостатки.
Отдельные модули ультразвуковых преобразователей (излучателей) могут встраиваться в технологические линии, где требуется быстрое и качественное очищение. Так, например, поступают при непрерывном очистке металлического проката и проволоки на различных стадиях их производства и использования.
Далеко не всегда обычными способами очистки поверхностей и деталей двигателя удается удалить все загрязнения, особенно из труднодоступных мест. Для максимальной эффективности сегодня применяется ультразвуковая мойка двигателя.
В общих чертах, ультразвуковая очистка – процедура, во время которой для удаления загрязнений применяется ультразвук. Ультразвук – механическая вибрация с частотой выше 20 тыс. герц. То есть выше той, которую воспринимает человеческое ухо. Очистка при помощи ультразвука применяется во многих сферах: ремонт машин, ювелирное дело, в быту и т.д.
Читайте в этой статье
Что такое ультразвуковая очистка мотора
Суть этого способа заключается в том, что очищаемый предмет (в случае с речь идет о деталях двигателя) помещается в емкость с жидкостью. В качестве такой жидкости может быть просто вода или раствор моющего средства.
Затем через жидкость пропускают ультразвук. В жидкости возникает эффект кавитации, акустическое течение, звуковое давление и звукокапиллярный эффект, что в сумме дает кавитационную эрозию. Такая эрозия простыми словами означает разрушение загрязнений.
Главную роль в очистке играет кавитация, которая внешне выгладит как кипение за счет парообразования и мгновенной конденсации с возникновением множества пузырьков. Колебания возникают за счет превращения преобразователем электрического тока в механические колебания такой же частоты.
Преобразователи бывают разных типов. Они могут помещаться как в саму ванну, так и крепиться на ее стенках или даже на поверхности очищаемой детали. Также существуют особые приборы небольших размеров для точной очистки поверхности мелких деталей.
Таким образом, становится ясно, что ультразвуковая чистка деталей двигателя помогает удалить застарелые загрязнения там, куда попросту не доберется то или иное механическое средство. Например, различные отверстия и каналы. Кроме того, нет опасности механического повреждения детали или отдельных ее элементов.
Преимущества ультразвуковой очистки двигателя заключаются в том, что:
- Гарантированно очищается деталь из любых материалов, любой формы и конфигурации, каналы, внутренние полости;
- Легко удаляется не только нагар и химические отложения, но и ;
- Экономится время, которое обычно тратится на мытье обычным способом;
- Отмечена заметная экономия на расходе моющих средств;
- Постоянное участие человека не требуется, достаточно просто запустить работу ванны;
- После ультразвуковой мойки детали двигателя не нуждаются в дополнительной очистке. В крайнем случае, придется стереть остатки загрязнений при помощи тряпки или мягкой щетки (кисточки).
Как сделать ультразвуковую ванну своими руками
Изготовить ванну для ультразвуковой очистки не так уж сложно. Для этого потребуются навыки работы с паяльником, умение собирать электрические схемы и некоторые материалы.
Затраты при этом будут минимальными, так многие компоненты можно найти среди радиоэлектронного хлама. Итак, потребуются:
- Схема, которую можно легко найти в сети Интернет;
- Емкость из нержавеющей стали, играющую роль каркаса для ванны. Объем ее может быть любым. Все зависит от размеров деталей, которые предполагается подвергнуть очистке;
- Сосуд из керамики или фарфора, в который и будут погружаться очищаемые предметы;
- Катушка с ферритовым стержнем и небольшая пластмассовая либо стеклянная трубка;
- Круглый магнит. Обычно его снимают со старых динамиков;
- Насос для нагнетания жидкости в ванночку;
- Импульсный трансформатор для повышения напряжения. Его можно добыть из недр старого телевизора или компьютера.
- На начальном этапе выполняется изготовление излучателя ультразвука. Для этого нужно намотать катушку на трубку так, чтобы ферритовый стержень оставался свободным и на него надевается магнит.
- В дне керамического или фарфорового сосуда сверлятся отверстия для крепежа полученного излучателя. Также отверстия сверлятся в боковых стенках. Они будут служить для набора и слива жидкости.
- Сосуд фиксируется в нержавеющей емкости, подводятся трубки для жидкости.
По окончании можно испытать прибор. При этом важно понимать, что ультразвуковая мойка двигателя не может проводиться в отсутствии жидкости, так как разрушится ферритовый стержень.
Во время работы ванны необходимо соблюдать технику безопасности, помнить о вероятности поражения электрическим током. Также нельзя опускать в жидкость руки без защитных резиновых перчаток.
Что в итоге
Как видно, ультразвуковая чистка деталей двигателя является не просто альтернативой привычным способам очистки, но и более рациональным и эффективным решением. Дело в том, что во время важно очистить узкие каналы и труднодоступные элементы от загрязнений и отложений.
В результате такой подход позволяет в дальнейшем добиться максимальной эффективности от всех систем двигателя. Другими словами, качественная очистка деталей в рамках ремонта означает стабильность работы ДВС на разных режимах, а также общее отремонтированной силовой установки.
Читайте также
Стенды для ремонта двигателя внутреннего сгорания: назначение, особенности. Основные требования к разборочно-сборочному стенду, самостоятельное изготовление
