Принципы ультразвуковой очистки и меры предосторожности

Как известно, звук, который слышит человек, состоит из акустических сигналов частотой от 20 до 20 000 Гц. Звуковые волны частотой выше 20 000 Гц называются ультразвуковыми волнами. Передача звуковых волн происходит по продольной синусоидальной кривой. Это означает, что он распространяется через чередующиеся слои высокого и низкого давления.

Когда слабый акустический сигнал воздействует на жидкость, он создает определенное отрицательное давление. Это приводит к образованию многочисленных микроскопических пузырьков внутри жидкости. И наоборот, когда на жидкость воздействует сильный акустический сигнал, он создает положительное давление, которое дробит эти крошечные пузырьки.

Исследования доказали, что когда ультразвуковые волны воздействуют на жидкость, разрыв каждого пузырька генерирует ударную волну чрезвычайно высокой энергии. Это эквивалентно мгновенному повышению температуры и давления до тысяч атмосфер. Это явление известно как « Эффект кавитации ». Ультразвуковая очистка использует ударные волны, генерируемые лопающимися пузырьками, для очистки и очистки внутренних и внешних поверхностей заготовок.

Классификация звуковых волн

Акустические волны можно разделить на три типа: инфразвуковые, звуковые и ультразвуковые.

• Инфразвуковые волны: Частоты ниже 20 Гц.

• Звуковые волны: Частоты от 20 Гц до 20 кГц.

• Ультразвуковые волны: Частоты выше 20 кГц.

Как правило, человеческое ухо не слышит инфразвуковых или ультразвуковых волн. Благодаря высокой частоте и короткой длине волны ультразвуковые волны обладают превосходной направленностью и высокой проникающей способностью.

Принцип ультразвуковых чистящих машин

Основной принцип работы ультразвуковой чистящей машины заключается в использовании преобразователя. Это устройство преобразует акустическую энергию мощного источника ультразвуковой частоты в механические вибрации. Эти вибрации передаются в чистящий раствор через стенки чистящего бака. Под воздействием этих излучаемых ультразвуковых волн микропузырьки в жидкости сохраняют свою вибрацию.

Когда акустическое давление или интенсивность достигают определенного уровня, пузырьки быстро расширяются, а затем внезапно закрываются. Во время этого процесса в момент закрытия пузыря генерируется ударная волна. Это создает давление от 10¹² Па до 10¹³ Па вокруг пузыря. Это огромное давление, создаваемое ультразвуковым испарением, может разрушить нерастворимые загрязнения и рассеять их в растворе.

Синергия между физической вибрацией и химией

Однако одной лишь физической вибрации зачастую недостаточно для удаления сложной промышленной смазки. В процессе ультразвуковой очистки решающее значение имеет состав химических чистящих средств.

Традиционные формулы ультразвукового обезжиривания часто включают NP-10 или OP-10 ( этоксилаты алкилфенола ) в качестве основных поверхностно-активных веществ. Это сырье значительно снижает поверхностное натяжение чистящего раствора. Это позволяет кавитационным пузырькам легче образовываться на границе раздела нефть-грязь и «пробуриваться» в зазоры слоя почвы. В то же время их сильная эмульгирующая способность быстро инкапсулирует масло, стряхиваемое ультразвуком, предотвращая вторичное осаждение.

Поскольку глобальные экологические нормы, такие как REACH, становятся все более строгими, традиционный NP/OP-10 постепенно выводится из обращения из-за плохой биоразлагаемости и токсичности для водной флоры и фауны. В настоящее время серия высокоэффективных изомеризованных эфиров спирта (например, C18, производимая нашей компанией) стала основным направлением отрасли. Эти альтернативы сохраняют превосходную проникающую и обезжиривающую способность NP-10, обеспечивая при этом превосходную биоразлагаемость. Они также демонстрируют более стабильную температуру помутнения в условиях высокотемпературного ультразвука (40–60 °C), что значительно повышает эффективность очистки и отвечает требованиям экологически чистого производства.

Анализ механизма очистки

Ультразвуковые волны разрушают адсорбцию между грязью и поверхностью чистящей части. С другой стороны, они наносят усталостное повреждение слою грязи, позволяя его отслоить. Вибрация пузырьков газового типа царапает твердую поверхность. Как только в слое почвы появляется зазор, пузырьки немедленно «врезаются» в него, заставляя слой отваливаться за счет вибрации.

Из-за кавитации две несмешивающиеся жидкости быстро диспергируются и эмульгируются на границе раздела. Когда твердые частицы обертываются маслом и прилипают к поверхности, масло эмульгируется, и частицы отпадают сами по себе. Распространяясь через жидкость, ультразвук создает чередующееся положительное и отрицательное акустическое давление, образуя струи, воздействующие на очищающие детали. Одновременно нелинейные эффекты вызывают акустическое течение и микропотоки, а ультразвуковая кавитация создает высокоскоростные микроструи на границе раздела твердого тела и жидкости. Все эти действия разрушают загрязнения, удаляют или ослабляют пограничный слой загрязнения, усиливают перемешивание и диффузию, ускоряют растворение растворимых загрязнений, усиливают очищающее действие химических моющих средств.

Следовательно, очистка происходит везде, где может достичь жидкость и существует акустическое поле. Эта технология особенно подходит для очистки деталей с очень сложной формой поверхности. В частности, внедрение этой технологии снижает потребление химических растворителей, тем самым значительно снижая загрязнение окружающей среды.

Меры предосторожности при использовании машин ультразвуковой очистки

1. Заземление: Источник питания аппарата ультразвуковой очистки и электронагревателя должен иметь надежное заземляющее устройство.

2. Запрет на работу всухую: Категорически запрещается включать машину без чистящей жидкости. Ультразвуковой переключатель нельзя включать, пока резервуар для очистки не заполнен достаточным количеством жидкости.

3. Безопасность при нагревании: при чистке оборудования с нагревательными приборами строго запрещается включать выключатель нагрева при отсутствии жидкости.

4. Защита преобразователя: не ударяйте по дну чистящего бака тяжелыми предметами (железными деталями), чтобы не повредить микросхемы преобразователя энергии.

5. Стабильность напряжения: источник питания ультразвукового генератора должен использовать отдельную линию 220 В/50 Гц и быть оснащен стабилизатором напряжения мощностью 2000 Вт или выше.

6. Уход за баком: Дно чистящего бака необходимо регулярно промывать. Не должно быть лишнего мусора и грязи.

7. Новый порядок решения: При каждой замене жидкости промывайте детали только после запуска ультразвука (для дегазации).