Что можно чистить ультразвуком

Ультразвуковая очистка. Теория и практика

Статья посвящена очистке промышленных поверхностей с применением ультразвука и современных технических моющих средств. Объяснено, как ультразвук облегчает и убыстряет процесс очистки. Представлены технические моющие средства серии «ХимТехПРОМ», предназначенные для отмывки изделий в ультразвуковых ваннах.

Компания «Профессиональное оборудование и технологии», г. Москва

Современный мир невозможно представить без универсальных и эффективных способов очистки промышленных поверхностей. К одним из самых замечательных современных научных открытий в области моющих средств, несомненно, можно отнести так называемые ТМС – технические моющие средства. Это многокомпонентные химические смеси, которые способны выполнять сложные процессы очистки поверхностей. Моющие средства данного ти­па, как правило, состоят из таких ингредиентов, как эмульсионные и обезжиривающие вещества, стабилизирующие и дезодорирующие вещества, антикоррозийные средства, растворители, поверхностно-активные вещества (ПАВ) и ряд других.

Назначение технических моющих средств напрямую зависит от их состава. Наиболее востребованы моющие средства на щелочной, органической, кислотной основе, а также с нейтральным pH.

Как очистить поверхность с помощью ТМС

Очистка, то есть обеспечение необходимого уровня чистоты поверхности путем удаления с нее загрязнений, может производиться несколькими способами: физическим, механическим, химическим, химико-термическим, физико-химическим. Самое главное при подготовке к отмывке – это правильно оценить степень загрязнения, подобрать подходящие моющие средства и определить способ очистки. Обычно загрязненную поверхность начинают очищать с помощью механической обработки. Кстати, данный способ отлично подходит в тех случаях, когда нужно удалить продукты окалины или коррозии, оксидные пленки и т. д.

Механическая обработка включает в се­бя несколько видов очистки:
— ручная позволяет удалить жир, окалину, коррозию, ГСМ в труднодоступных местах, когда применение других способов очистки затруднено. Осуществляется быстро вращающимися проволочными щетками;
— дробеструйная осуществляется путем подачи дроби под давлением (при скорости не меньше 80 м/с);
— гидроабразивная применяется для очистки черных металлов. Обычно выполняется с помощью суспензии песка;
— пневматическая подходит для удаления нагара. Осуществляется путем обезжиривания поверхности щелочным раствором с последующей обработкой в пневматическом аппарате и промыванием в растворителе;
— газопламенная подходит для удаления окалины, толстого слоя ржавчины, органики, остатков краски. Для нее применяются горелки разных типов;
— электрохимическая выполняется с помощью воздействия электрического по­ля на загрязненную поверхность в среде моющего средства;
— ультразвуковая осуществляется с помощью ультразвуковых волн, направленных на жидкую среду.

Остановимся подробней на последнем варианте, а именно ультразвуковой отмывке.

Ультразвук – это звуковые волны, имеющие частоту вы­ше, чем у волн, воспринимаемых человеческим ухом, обычно под ультразвуком понимают звуковые колебания с частотой вы­ше 20 кГц. По физической природе ультразвук представляет собой упругие волны, и в этом он не отличается от звука, поэтому частотная граница между звуковыми и УЗ-волнами условна.

Главное, что нам надо понять, что ультразвуковые колебания перемещаются в ви­де волны, а значит, к ним, по су­ти де­ла, применимы все те законы, которые мы знаем из курса оптики. Но в отличие от световых волн ультразвук распространяется в упругой среде (это в первую очередь жидкости и твердые те­ла). В вакууме ультразвук не распространяется, так как передача ультразвука – это смещение частиц вещества под воздействием УЗ-излучения, и поскольку в вакууме вещества нет, а в газах его очень ма­ло, то условно считаем, что там ультразвук не распространяется. Колебания, вызываемые источником ультразвука, вызывают смещение среды в направлении, перпендикулярном движению волны (рис. 1).

Рис. 1. Смещение среды вследствие колебаний, вызываемых источником ультразвука

Под действием ультразвука частички жидкости двигаются вправо‑влево, образуя разрывы, в которых пустота (вакуум), а также пары жидкости, и области, где этот разрыв схлопывается с достаточно большой силой. То есть по хо­ду движения волны в первой фа­зе (фа­зе разрыва) жидкость расходится, а во второй фа­зе (при схлопывании) возникает локальное повышение давления и температуры. Такое явление называется кавитация. Кавитационные пузырьки возникают преимущественно в граничных поверхностях между жидкостью и очищаемыми изделиями, так как дефекты поверхности и загрязнения в растворе способствуют разрыву жидкости. То очищающее действие, которое оказывает ультразвук, осуществляется по большей части за счет этого явления, которое является механическим воздействием на очищаемое изделие.

Механизмы очистки и отмывки

Большинство загрязнений можно удалить с поверхности двумя способами: ли­бо растворить, если это растворимые солевые отложения, либо счистить, если это нерастворимые солевые отложения или жировая пленка с нерастворимыми частицами (часто применяется и тот, и другой способ). Ультразвук помогает в обоих случаях: он ускоряет как растворение, так и отделение нерастворимых частиц от поверхности. В процессе ополаскивания ультразвук то­же можно использовать, поскольку он быстро удаляет остатки химических моющих средств.

Каким образом ультразвук ускоряет процесс очистки? При обработке поверхности растворителем он (растворитель) должен войти в контакт с загрязняющей пленкой, чтобы разрушить ее (рис. 2б). Однако во время этого процесса загрязняется сам растворитель, и насыщенный загрязнениями слой, образовавшийся между чистым растворителем и загрязняющей пленкой, останавливает химический процесс, поскольку свежий раствор не поступает к поверхности отложений (рис. 2в). Ультразвук разрушает загрязненный слой растворителя и обеспечивает доставку свежего раствора к очищаемой поверхности. Эта технология особенно эффективна при очистке поверхностей со сложным рельефом, например печатных плат или электронных модулей.

Рис. 2. Схема очищения загрязненных поверхностей с помощью ультразвука

Некоторые загрязнения представляют собой слой нерастворимых частиц, прочно сцепленный с поверхностью силами ионной связи и адгезии. Эти частицы достаточно только отделить от поверхности, чтобы разорвать силы притяжения и удалить. Кавитация и акустические течения срывают с поверхности загрязнения вроде пылевых частиц, смывают и удаляют их.

Как правило, загрязнения многокомпонентны, то есть содержат разнообразные включения, как растворимые, так и нерастворимые. Эффект ультразвука в том и состоит, что он эмульгирует любые компоненты, то есть переводит их в моющую среду, удаляя с очищаемой поверхности.

Обеспечение максимального эффекта очистки

Однако, говоря о преимуществах ультразвука, нельзя забывать о ро­ли моющей среды, так как это – важный компонент технологического процесса. Удачный выбор моющего средства – залог успешной очистки.

В первую очередь выбранный состав должен быть совместим с материалами очищаемых поверхностей. Больше всего для этого подходят водные растворы технических моющих средств. Как правило, это поверхностно-активные вещества (ПАВ) с набором солей и смягчителей к ним.

Кроме того, необходимо выполнить дегазацию моющего раствора, этот процесс чрезвычайно важен для достижения удовлетворительных результатов. Дегазации подвергаются свежие растворы или растворы, которые накануне были охлаждены. Для этого жидкость нагревают и облучают ванну ультразвуком. Обычно на дегазацию требуется время от нескольких минут (для небольших ванн) до ча­са или больше (если резервуар крупный). Хотя ненагретый резервуар может дегазироваться и несколько часов. Признаком закончившейся дегазации является отсутствие видимых пузырьков га­за, перемещающихся к поверхности жидкости, и их видимой пульсации.

Удачным решением для отмывки можно считать технические моющие средства серии «ХимТехПРОМ».

Жидкости «ХимТехПРОМ» предназначены для отмывки изделий в стандартных ультразвуковых ваннах или промышленных ультразвуковых ваннах с погружными ультразвуковыми излучателями и другим УЗ-оборудованием от жиромасляных и эксплуатационных загрязнений, полировальных и притирочных паст, смолистых отложений и нагаров перед сборкой, окраской, нанесением гальванопокрытий, от всех известных видов флюса и многих других загрязнений (рис. 3).

Рис. 3. Детали до и после отмывки в ультразвуковой ванне с применением технического моющего средства «ХимТехПРОМ»

Техническое моющее средство «ХимТехПРОМ» подразделяется на 4 марки:
— «ХимТехПРОМ‑01» для отмывки печатных плат и компонентов в ультразвуковой ванне;
— «ХимТехПРОМ‑07» для отмывки фильтров и насосов в ультразвуковой ванне;
— «ХимТехПРОМ‑18» для отмывки автомобильных деталей, форсунок, карбюраторов, двигателей в ультразвуковой ванне;
— «ХимТехПРОМ‑21» для отмывки промышленных комплектующих в ультразвуковой ванне.

Основные свойства моющего средства «ХимТехПРОМ‑01»:
— обладает высокой моющей способностью;
— обеспечивает защиту обработанной поверхности от коррозии;
— эффективно очищает и обезжиривает металлические поверхности с различной степенью загрязненности, хорошо удаляет загрязнения комплексного характера, в том числе сажисто-углеродистые;
— подходит для обработки черных и цветных металлов, в том числе алюминия;
— при высыхании раствора на обработанной поверхности не образуется солевого налета;
— стабильно при хранении, является негорючей, взрывопожаробезопасной жидкостью. Нетоксично, биоразлагаемо.

Технологические режимы:
— концентрация рабочего раствора 90–110 г/л;
— температура рабочего раствора 50–70 °C;
— отработанный раствор, предварительно разбавленный водой (1:10), сливается в канализацию.

Опубликовано в журнале ИСУП № 6(90)_2020

Источник

Правильная чистка ультразвуком

Всех с прошедшими праздниками. Сегодня мы поговорим о правильной очистке ультразвуком в УЗ ваннах и мойках. Затронем вопросы порядка очистки, рассмотрим, что можно чистить. Поговорим про то, как обрабатывать и отмывать. Все это и еще больше далее.

Как чистить в ультразвуковой ванне и мойке

Давайте подробно рассмотрим как чистить в ультразвуковой ванне или мойке. Для начала определимся, для каких изделий подходит такой метод очистки. Ультразвуковая ванна подходит как для промышленности, так и для бытовых целей. Из этого вытекает, что ее можно применить для различных деталей или изделий. К ним можно отнести следующие предметы.

• лабораторные исследования (согласно Ваших нужд);
• металлические и пластиковые изделия любой формы и габаритов;
• клапаны, поршни, форсунки, карбюраторы и т.д;
• золотники, муфты, шестерни;
• различные детали машин и механизмов;
• активизация и форсирование химических реакций;
• диффузия в жидких средах.

Для бытовых целей:

• медицина и стоматология, любые инструменты и посуда;
• электроника и схемотехника;
• экстракция различных компонентов из растительного и животного сырья;
• ювелирные изделия, часовые механизмы, механизмы имеющие различные сложные формы;
• реставрационные работы;
• очистка продуктов питания и посуды.

Стоит отметить, что ультразвуковые ванны и мойки подходят не только для очистки, но и для стерилизации изделий и инструмента.

Порядок очистки не являет собой сложный процесс. Однако, для получения желаемого результата придется ему следовать. Это связано с тем, что каждый пункт в момент очистки носит свою смысловую нагрузку и играет важную роль в итоговом результате. Если что то пропустить или сделать не правильно, то можно существенно снизить общий КПД процесса. Ниже приведен правильный порядок очистки.

Порядок очистки в ультразвуковой ванне или мойке:

1. Подготовка изделия для очистки. Удаление крупных механических частиц. Разборка изделия на составные части, если таковы имеются (не относится к часовым механизмам). Разборка применима в случаях, когда изделие имеет герметичность внутренней части, а она, соответственно так же требует очистки.
2. Подготовка моющего раствора. Выбор концентрации раствора основан на инструкции по его применению.
3. Изделия, требующие очистки помешают в специальную корзину, которая идет в комплекте с мойкой. Без корзины эксплуатация мойки запрещена.
4. Корзину помещают в мойку с налитым раствором и подключают к сети.
5. После подключения к сети выбирают настройки режима очистки: время, температуру нагрева, мощность излучателей. Так же, при необходимости, включают дополнительные функции такие как дегазацию, пульсацию и т.д.
6. В конце этапа очистки изделия вместе с корзиной извлекают и промывают от остатка моющего.
7. Моющее фильтруют и отстаивают перед повторным применением.

Обработка изделий в ультразвуковой ванне и мойке

Процесс обработки изделий в ультразвуковой ванне или мойке в промышленности может иметь сложную цепочку взаимосвязанных технологических процессов. Они необходимы для экономии рабочего времени и ручного труда в обработке. В результате они ведут к повышению общего КПД. К таким процессам обработки можно отнести:

• Использование барботажных ванн для обработки. Их применяют как на предварительной очистке, так и на этапе промывки изделий. В процессе использования УЗ мойки или ванны запуск барботера не целесообразен, поскольку приведет к снижению КПД и качества очистки, что повлечет за собой увеличение времени затраченного на этот процесс. В бытовых целях не применяется.
• Промывочные ванны. Они необходимы как на этапе подготовки, так и на постобработке. Целесообразнее всего применять на этапе промывки изделий после чистки в УЗ. В быту в их роли могу выступать тазики с водой.
• Блоки очистки моющего раствора после обработки. В условиях промышленности обязательный элемент. Растворы, как правило, многоразовые. Его использование экономически целесообразно, поскольку они ускоряют процесс фильтрации от примесей самого моющего и повышают его степень очистки. В бытовых целях данные блоки заменяются отстаиванием и, при необходимости, дополнительной фильтрацией через ватный фильтр.

На предварительных подготовительных этапах можно применять физическую обработку. Для этих целей подходят наждачки, болгарки и дрели с различными насадками. Физическая обработка отнимет время, но повысит КПД ультразвука. В постобработке вместо тазика или ведра с водой можно использовать проточную воду или специальные растворы.

Отмывка в ультразвуковой ванне и мойке

Ультразвуковые ванны и мойки применяются не только для очистки, но и для отмывки изделий. Например, в ситуациях, когда изделия имеют масленую пленку после транспортировки или консервации ее необходимо удалить пред дальнейшим использование. Самый простой способ это отмыть ее. Проводить отмывку руками не целесообразно. Для этих целей можно применить УЗМ, которая справиться с этой задачей значительно быстрее и лучше. Безусловно, простая вода Вам не поможет, требуются специальные средства, они есть в продаже, в том числе и в нашем магазине. Процесс отмывки деталей налажен на производстве.

Для отмывки в промышленности применяют комплекс технических средств. В этот комплекс может входить одна УЗ ванна либо связка из УЗМ и промывочной ванны. В промышленности могут использоваться ультразвуковые ванны, в функции которых входит промывка (отмывка). Она заложена в программу и может запускаться как самостоятельно, так и после этапа УЗ обработки.

В качестве моющих для отмывки используют специальные средства, но не редко в бытовых целях моющие делают самостоятельно. Самодельные моющие имеют низкую эффективность, по этой причине покупные находятся в приоритете для целей очистки и отмывки.

На этом все. Надеемся, что мы ответили на Ваши вопросы. Если это не так, то не стесняясь задавайте их в комментарии.

Источник