Рассмотрены основные критерии выбора эффективной технологии и оборудования ультразвуковой очистки.
Практически на любом машиностроительном предприятии требуется очищать поверхности изделий как перед, так и после сборки, готовить поверхности деталей перед нанесением различных покрытий, очищать пресс-формы, фильеры, штампы и другую оснастку от нагаров, смазок. Без качественной очистки поверхностей не обойтись при проведении ремонтно-восстановительных работ двигателей внутреннего сгорания, узлов и деталей в машиностроении, производстве деталей оптики, электроники, печатных плат, ювелирных изделий и т. п. Без ультразвука невозможно качественно осуществить дезактивацию изделий на предприятиях атомной энергетики или, например, очистить тепловыделяющие сборки от возможного налета на ТВЭЛах.
Ультразвук в десятки раз сокращает время и повышает эффективность технологических процессов, происходящих в жидких средах. При этом очистка в специальных, грамотно подобранных растворах обеспечивается за считанные минуты с высоким, недоступным для других способов очистки качеством и гарантирует полную сохранность металлических поверхностей от повреждений или износа.
Технология очистки с применением ультразвука в большинстве случаев — единственный способ получить требуемое качество. Использование ультразвука значительно повышает эффективность, ускоряет процесс очистки поверхности и позволяет полностью исключить ручной труд. Ультразвуковая очистка обеспечивает удаление стойких загрязнений из самых труднодоступных мест. Однако, несмотря на достаточно широкое распространение ультразвуковых технологий, специалисты ООО «Спецмаш» на предприятиях зачастую сталкиваются с тем, что работники, не имея достаточных знаний в этой области (а это и понятно, специалистов-технологов по ультразвуковой очистке не готовят ни в одном учебном заведении России), испытывают трудности при выборе эффективной технологии и оборудования ультразвуковой очистки.
Как же работает ультразвук в жидкости? Образуемые ультразвуком колебания вызывают в объеме жидкой среды кавитацию, т. е. пульсирующие микропузырьки, микровзрывы, действующие как щетка и проникающие во все отверстия, трещинки, поры и т. п., а упругие волны (акустические течения) относят прочь частички загрязнений от очищаемой поверхности. Но надо понимать, что чисто механическое воздействие ультразвуковой кавитации на абсолютное большинство типов загрязнений — это важный, но не основной фактор. Для быстрой и качественной ультразвуковой очистки от большинства типов промышленных загрязнений необходим правильно подобранный моющий раствор и температурный режим.
Основной фактор эффективной работы ультразвука в жидкости наряду с высокой проникающей способностью — это значительное (в десятки и сотни раз) ускорение химических реакций между моющим раствором и загрязнениями, т. е. ультразвук в данном случае работает как мощный всепроникающий катализатор химической реакции.
Что значит правильно подобранный раствор? Это значит, что он должен максимально эффективно взаимодействовать с загрязнениями, находящимися на поверхностях очищаемого изделия и не взаимодействовать с материалом самого изделия.
Оба фактора — и ультразвук, и моющий раствор одинаково важны для проведения процесса очистки, один без другого не эффективен. Они должны быть грамотно произведены и подобраны под определенные технологические условия.
Ультразвуковая ванна лишь часть (хотя и основная) технологии качественной очистки. Во многих случаях, если обработать изделие в ультразвуковой ванне с моющим раствором, то этого уже будет вполне достаточно для удовлетворения технологических требований и условий конкретного производства.
Но есть производства, где предъявляются специальные, высокие требования к наличию остаточных загрязнений на поверхностях изделий, одной ультразвуковой ванны там недостаточно и нужна многопозиционная линия очистки. В такой линии наряду с несколькими ультразвуковыми ваннами, выполняющими разные функции, присутствуют различные позиции промывки (например, струйные или барботажные) и позиции сушки.
Количество, состав и последовательность необходимых технологических позиций подбирается индивидуально.
По качеству и эффективности очистки никакая струйная мойка не может заменить ультразвуковую. Важно знать, что это не конкурирующие системы. Струйная мойка может рассматриваться как дополнение к ультразвуковой. Струйная мойка применяется для предварительной очистки сильно загрязненных изделий перед или в режиме ополаскивания после ультразвуковой обработки.
На рис. 1 приведены примеры очистки изделий с наиболее стойкими загрязнениями. Время очистки таких загрязнений в качественной УЗ ванне с эффективным моющим раствором составляет от 10 до 30 минут.
Рис. 1. Примеры УЗ очистки
Зачастую подход заказчика к выбору оборудования сводится к вопросам: какую ультразвуковую ванну выбрать и у кого купить, чтобы там были все «нужные навороты»: мощность (конечно, как можно больше и с регулировкой!); амплитудная модуляция аж 90, а у других 1000 Гц; фазовая автоматическая подстройка частоты — уж точно не помешает раз в цену входит. А еще встречаются «хитрые» функции, например «SWEEP», «AUTODEGAS». Задайте себе вопрос. Вам нужна УЗ ванна, чтобы она хорошо мыла, или информация с перечислением загадочных функций непонятного для вас действия?
Вообще, по наличию или отсутствию в описании выше перечисленных и других малопонятных наворотов нельзя судить о качестве, эффективности и продвинутости УЗ ванны. Самый правильный вариант выбора — это сравнить ультразвуковые ванны разных производителей визуально в работе, а еще лучше, при этом помыть образец вашего изделия. Если нет возможности «пощупать» заказываемое оборудование, вот короткая информация, которая поможет определиться.
О мощности ультразвуковой ванны
О мощности УЗ ванн можно говорить много, мы приведем только выводы и рекомендации. Дело в том, что мощность, которую указывает производитель, это — потребляемая мощность. Эффективность работы УЗ ванны не находится в прямо пропорциональной зависимости от потребляемой мощности. Это не нагревательный прибор, который чем больше мощности потребляет, тем сильнее греет. В ультразвуковой технике работают другие физические законы и в основном они касаются эффективного согласования электронной и механической составляющих УЗ оборудования (т. е. грамотной электроники генератора с грамотной механикой и физическими свойствами излучателя). Именно такое согласование позволяет уйти от потерь на переходах, от потерь на пара-
зитные изгибные колебания, на разогрев и других потерь, снижающих КПД.
Вы можете спросить любого, кто применяет ультразвуковые ванны для очистки с так называемой функцией регулировки мощности, пользуется ли он ей. Вам ответят, что ручка стоит в положении максимум и ее не трогают. Если ее крутить (если это не бутафория), то просто уменьшится эффективность работы ультразвука.
О генераторах
Правильно спроектированные генераторы автоматически подстраивают именно отдаваемую в нагрузку УЗ мощность, как максимально возможную для конкретной рабочей жидкости, ее физических свойств (плотности, температуры, высоты ее уровня и объема загруженных изделий). В противном случае большая часть УЗ энергии уйдет не на очистку, а на саморазогрев излучателей и тепловые потери в генераторе.
О частотах
Для очистки абсолютного большинства изделий машиностроения наиболее эффективны относительно низкие частоты, чаще всего используется 25 кГц. Низкие частоты генерируют в жидкости более мощную кавитацию, чем высокие. Относительно высокие частоты (от 35 кГц и выше) применяются для очистки изделий электронной техники, оптики и т. п., там где присутствуют загрязнения с относительно слабой адгезией и есть риск повреждения мощной кавитацией самих изделий.
Следует понимать, что для бережной ультразвуковой обработки нужно проводить очистку на относительно высоких частотах, а не крутить ручку регулировки мощности. Функция ручной регулировки мощности используется в некоторых других ультразвуковых устройствах и для других целей. Реализация ее в ультразвуковых ваннах для очистки — это от лукавого или от низкого профессионализма.
Выводы. Правильно выбрать, сравнить и оценить ультразвук вам, как потребителю, можно только визуально по эффективности создаваемой кавитации, возникающей при включении УЗ ванны. Не стоит забивать себе голову мало понятными для вас терминами и характеристиками.
