Peningkatan frekuensi getaran ultrasonik menyebabkan pengurangan waktu pertumbuhan dan penurunan radius maksimum rongga kavitasi, yang meningkatkan tekanan campuran uap-gas dalam gelembung pada awal keruntuhan dan mengurangi intensitasnya. gelombang mikro kejut. Selain itu, seiring dengan meningkatnya frekuensi osilasi, penyerapan energi akustik juga meningkat. Penurunan frekuensi osilasi menyebabkan peningkatan tajam dalam kebisingan instalasi, serta peningkatan dimensi resonansi emitor. Kebanyakan instalasi untuk pembersihan ultrasonik beroperasi pada rentang frekuensi 18...44 kHz.

Ada nilai batas intensitas osilasi, kelebihannya menyebabkan peningkatan nilai amplitudo tekanan, dan gelembung kavitasi berubah menjadi gelembung yang berdenyut. Selain itu, pada intensitas tinggi, medan ultrasonik dilindungi oleh awan kavitasi di dekat emitor, sehingga meningkatkan konsumsi energi. Kisaran intensitas getaran selama pembersihan ultrasonik adalah 0,5... 10 W/cm 2 .

Teknologi pembersihan ultrasonik

Seluruh proses teknologi pembersihan ultrasonik mencakup operasi sebelum pembersihan sonik, pembersihan ultrasonik itu sendiri, dan operasi setelah pembersihan.

Mempersiapkan permukaan yang terkontaminasi untuk pembersihan ultrasonik dilakukan dengan merendam bagian-bagian dalam air, larutan pencuci atau pelarut organik. Hal ini memungkinkan Anda menghilangkan sebagian besar kotoran dari bagian-bagian dan mengurangi waktu pembersihan ultrasonik berikutnya sebanyak 2...4 kali. Untuk merendam bagian yang terkontaminasi pasta finishing, disarankan menggunakan aseton, freon, bensin, dan minyak tanah. Namun, jika kontaminan mengandung asam lemak dan parafin, tidak disarankan merendam komponen dalam pelarut lunak. Pelarut ini, menghilangkan komponen cair pasta yang sangat larut, mengeringkan dan memadatkan kontaminan, yang secara signifikan mempersulit proses pembersihan ultrasonik selanjutnya. Untuk komponen kecil dengan kontaminan yang terikat longgar, umumnya tidak disarankan untuk merendamnya sebelum pembersihan ultrasonik.

Cara pembersihan yang optimal bergantung pada sifat kontaminasi, komposisi dan suhu larutan pembersih, bahan dan kondisi permukaan komponen, metode pembersihan, dan intensitas ultrasound. Pilihan metode pembersihan ditentukan oleh desain bagian atau unit perakitan, serta persyaratan kondisi permukaannya. Metode pembersihan ultrasonik yang paling umum termasuk metode perendaman, memasukkan emitor ke dalam rongga pembersihan, kontak dan berurutan terus menerus. Pembersihan dapat dilakukan pada tekanan statis normal atau tinggi. Untuk membersihkan bagian presisi dengan permukaan presisi tinggi dengan kekasaran rendah, penggunaan tekanan statis yang meningkat tidak disarankan, karena erosi kavitasi pada permukaan akhir dapat terjadi.

Saat membersihkan dengan metode perendaman bagian-bagian kecil ditempatkan dalam keranjang jaring atau drum dan direndam dalam rendaman ultrasonik, menempatkannya sedekat mungkin dengan permukaan penghasil emisi, mis. di zona aktivitas ultrasonografi terbesar. Untuk memastikan pembersihan berkualitas tinggi pada seluruh permukaan bagian, drum terus berputar atau melakukan gerakan goyang di dalam bak relatif terhadap penghasil emisi. Akibatnya, bagian-bagian tersebut terus diputar selama proses pembersihan dan seluruh areanya berada dalam zona pengaruh ultrasonik.

Beras. 3.29. Diagram pemandian ultrasonik mekanis:

• 1 - konverter; 2 - badan mandi; 3 - memuat drum jaring;
• 4 - mengemudi; 5 - panel kontrol

Pada Gambar. Gambar 3.29 menunjukkan diagram rendaman ultrasonik mekanis untuk membersihkan bagian-bagian kecil dengan gerakan paksa dalam medan ultrasonik. Transduser dipasang di dasar bak mandi. Bagian-bagian yang akan dibersihkan ditempatkan dalam drum mesh pemuatan, yang diberi gerakan rotasi seragam dari penggerak. Selain itu, desain bak mandi mencakup sistem sirkulasi dan filtrasi larutan pembersih, serta panel kontrol.

Saat memilih kondisi pembersihan ultrasonik, perlu diingat bahwa paparan kavitasi pada suatu bagian dapat mengakibatkan fenomena yang tidak diinginkan - erosi pada permukaan presisi. Perlu ditegaskan bahwa proses pengikisan bagian-bagian pada bidang ultrasonik terjadi setelah jangka waktu tertentu. Faktanya adalah bahwa pada periode awal, ketika gelembung kavitasi runtuh, terjadi deformasi plastis pada permukaan bagian tersebut, yang bahkan meningkatkan kinerjanya. Namun, kemudian, dengan paparan berulang terhadap gelembung kavitasi, retakan mikro kelelahan muncul, yang menyebabkan pemisahan sebagian logam. Oleh karena itu, ketika pembersihan ultrasonik pada bagian presisi dengan konfigurasi kompleks

Beras. 3.30. Perangkat pembersih lubang dalam:

1 - pandu gelombang; 2 - diafragma; 3 - konverter magnetostriktif; 4 - bingkai; 5 - pas untuk memasok larutan pembersih; 6 - menangani; 7 - sakelar pemicu

Radio perlu menerapkan kondisi di mana waktu untuk membersihkan semua permukaan suatu bagian akan jauh lebih singkat daripada waktu terjadinya erosi kavitasi pada permukaan bagian yang terletak di dekat emitor.

Metode pembersihan bagian masuknya penghasil emisi ke dalam area pengolahan digunakan untuk bagian yang berlubang dalam, beralur, berkantung dan rongga lainnya. Dalam hal ini, pembersihan dilakukan dengan pandu gelombang khusus yang bekerja dengan getaran memanjang dan tekuk. Dianjurkan untuk menggunakan sistem osilasi dengan getaran memanjang jika kedalaman lubang atau rongga tidak melebihi seperempat panjang gelombang di emitor. Dalam kasus pembersihan lubang yang lebih dalam, digunakan pemancar dengan tabung berosilasi lentur, yang panjangnya dapat mencapai 10...20 panjang gelombang getaran lentur. Untuk membersihkan permukaan internal silinder berdiameter besar, perangkat submersible yang menggunakan getaran radial dari pemancar berongga dapat digunakan. Penggunaan emitor jenis ini dapat secara signifikan mempercepat proses pembersihan bagian-bagian dengan konfigurasi yang rumit, dan dalam beberapa kasus ini adalah satu-satunya metode pembersihan berkualitas tinggi.

Misalnya, kepala ultrasonik genggam khusus digunakan untuk membersihkan lubang dalam berdiameter kecil (dari 4 hingga 8 mm), serta pembersihan lokal pada masing-masing bagian (Gbr. 3.30). Pandu gelombang berbentuk tabung dimasukkan ke dalam lubang yang akan dibersihkan, di mana getaran lentur dibangkitkan dari transduser magnetostriktif. Menggunakan diafragma, sistem speaker dipasang ke rumahan dengan pegangan. Dalam hal ini, konverter didinginkan langsung dengan larutan pembersih yang disediakan

Beras. 3.31. Diagram instalasi untuk pembersihan ultrasonik pada rongga internal pipa:

1 - konverter; 2 - dukungan setengah gelombang; 3 - pipa; 4 - alat; 5 - konsentrator ultrasonik

melalui pemasangan dan keluar melalui pandu gelombang berbentuk tabung ke dalam zona pembersihan. Pegangannya memiliki sakelar pemicu.

Metode kontak Dianjurkan untuk menggunakannya untuk membersihkan rongga internal produk berdinding tipis, yang aksesnya terbatas atau sulit. Dalam hal ini, getaran ultrasonik ditransmisikan ke bagian produk yang sedang dibersihkan dan sudah berfungsi sebagai pemancar ultrasonik. Sumber osilasi adalah konverter magnetostriktif berdaya tinggi (4 kW). Pipa dijepit menggunakan penggerak pneumatik antara pandu gelombang silinder dan penyangga setengah gelombang, membentuk sistem akustik resonansi (Gbr. 3.31). Pipa secara bertahap bergerak ke arah aksial, dan larutan pembersih disuplai ke rongga bagian dalamnya melalui pompa. Jika permukaan luar perlu dibersihkan secara bersamaan, pipa ditempatkan dalam bak dengan larutan pembersih. Untuk membersihkan pipa panjang, digunakan ring emitter, di mana benda kerja bergerak secara koaksial.

Saat menggunakan metode kontak untuk membersihkan komponen presisi, kondisi berikut harus diingat:

Kontak dengan emitor pada permukaan presisi bagian tersebut dapat menyebabkan kerusakan pada bagian tersebut;

Eksitasi tegangan bolak-balik pada suatu bagian dapat menyebabkan penurunan bentuk geometrisnya.

Oleh karena itu, penggunaan metode kontak dapat direkomendasikan dengan memperhatikan ketentuan-ketentuan yang disebutkan di atas.

Untuk pembersihan ultrasonik pada bagian berukuran besar, serta benda kerja yang bergerak, disarankan untuk menggunakannya metode sekuensial kontinu, di mana produk yang dibersihkan bergerak di atas permukaan emitor. Perlu ditekankan bahwa metode ini ditandai dengan produktivitas tinggi dan tingkat otomatisasi. Itulah mengapa ini banyak digunakan di perusahaan metalurgi besar dalam kondisi produksi berkelanjutan.

Pada Gambar. Gambar 3.32 menunjukkan diagram rendaman ultrasonik untuk membersihkan strip baja selama produksi berkelanjutan. Dalam hal ini, sepotong baja dengan lebar lebih dari 1 m, bergerak dalam aliran dengan kecepatan 100...150 m/menit, melewati rendaman ultrasonik yang diisi dengan larutan pencuci alkali. Ketika strip bergerak secara vertikal di dalam bak di kedua sisi pembawa pada jarak tertentu

10... Blok 15 mm dengan konverter magnetostriktif dengan daya total 300 kW dipasang.

Setelah melakukan operasi pembersihan ultrasonik, sisa larutan pembersih perlu dihilangkan dan kemudian menyiapkan suku cadang untuk penyimpanan antaroperasional atau gudang. Persyaratan kondisi permukaan suatu komponen ditentukan oleh karakteristik operasi setelah pembersihan, serta kondisi dan durasi penyimpanan. Biasanya, operasi akhir mencakup penghilangan sisa larutan pembersih, pasivasi, dan pengeringan komponen.

Beras. 3.32. Diagram rendaman ultrasonik untuk membersihkan strip baja: 1 - mengemudi strip baja; 2 - blok dengan konverter; 3 - mandi dengan larutan basa

Beras. 3.33. Mesin cuci ultrasonik U-1000: A- skema; B - bentuk umum; 1 - pengontrol pencucian; 2 - perangkat atas untuk memisahkan sedimen; 3 - tangki pengendapan; 4 - alat pelepas sedimen; 5 - pemancar ultrasonik; 6 - alat drainase sedimen; 7 - pompa pembilas; 8 - elemen pemanas; 9 - badan mandi; 10 - elemen yang mengatur pembilasan

Pada Gambar. Gambar 3.33 menunjukkan diagram dan gambaran umum pembersih ultrasonik tipe U-1000 dari Ultron (Republik Polandia).

Wastafel tipe U-1000 meliputi: sistem untuk mencuci lapisan atas; alat untuk mengendapkan lemak; perangkat pengendapan lumpur; pengontrol mikroprosesor; isolasi termal dan akustik.

Hal ini memastikan:

• ? pemisahan kontaminan secara efektif;
• ? penggunaan yang efisien deterjen;
• ? kemungkinan adaptasi ke jalur produksi;
• ? menyaring cairan.

Fitur desain wastafel tipe U-1000 meliputi (Gbr. 3.33, B):

• ? tutup wadah khusus memastikan kehilangan panas minimal;
• ? penggerak pneumatik untuk memudahkan membuka dan menutup tutupnya;
• ? pompa siklus tertutup terletak di luar untuk memudahkan akses pembersihan dan deaerasi;
• ? sistem untuk mengalirkan cairan cair ke dalam ruang cuci, yang memungkinkan Anda menjaga kebersihan di tempat pencucian;
• ? pengontrol yang memungkinkan Anda mengganti timer dan termostat secara bersamaan, serta mengatur waktu pengoperasian pencucian dengan lancar

dan suhu pemanasan. Pengontrol memungkinkan Anda mengonfigurasi mode operasi berdenyut. Mode pengoperasian yang berdenyut (kira-kira 1,0 kali ultrasonik dan 0,2 kali jeda) memfasilitasi penghilangan gas dari larutan dan pengendapan kontaminan dengan cepat. Selama jeda, gelembung gas dapat dengan bebas meninggalkan larutan, naik ke atas, dan kontaminan dengan bebas tenggelam ke dasar;

Katup pembuangan di bagian bawah tangki untuk menghilangkan lumpur dan kontaminan lainnya secara menyeluruh.

Ultrasonografi memiliki pengaruh multifaktorial sehingga penggunaan getaran ultrasonik dapat secara signifikan mempercepat salah satu metode pembersihan yang terdaftar dan meningkatkan kualitasnya: tekanan bolak-balik, getaran partikel cair, dan fenomena akustik sekunder - “angin sonik”, gelombang kejut, kavitasi, dan ultrasonik efek kapiler.

Peran energi utama di sini dimainkan oleh kavitasi. Ketika gelembung kavitasi runtuh, mikrojet cairan kumulatif terbentuk, yang kecepatannya mencapai ratusan meter per detik, diarahkan ke permukaan yang sedang dibersihkan. Di bawah pengaruh gelombang kejut dan mikrojet berkecepatan tinggi, lapisan kontaminan (padat atau cair) dihancurkan dan dipisahkan secara intensif dari permukaan. Kavitasi memberikan emulsifikasi ultrasonik yang intens pada dispersi cair dan ultrasonik dari partikel kontaminan padat yang terpisah.

Aliran akustik memastikan penghilangan kontaminan yang terlarut atau dihancurkan oleh kavitasi dari lapisan batas ke dalam volume cairan. Aliran akustik memainkan peran yang sangat penting ketika menghilangkan kontaminan terlarut.

Efisiensi pembersihan meningkat ketika permukaan yang dirawat mendekati emitor. Namun, mendekatkan produk ke emitor pada jarak kurang dari 1-2 mm tidaklah praktis, karena dengan celah kecil antara emitor dan permukaan yang dirawat, kondisi untuk menghilangkan kontaminan dari lapisan batas memburuk dan aktivitas kavitasi menurun karena terhadap perubahan pola keruntuhan gelembung kavitasi. Dengan celah kecil, aliran kumulatif bekerja sejajar dengan permukaan yang dibersihkan dan tidak menghasilkan efek pembersihan yang diperlukan.

Keuntungan pembersihan ultrasonik tidak hanya kemampuannya untuk mencapai pembersihan berkualitas tinggi pada permukaan yang dikontrol dari berbagai macam kontaminan, tetapi juga untuk menghilangkan kontaminan dari rongga cacat kapiler. Penggunaan USG yang paling efektif adalah dalam mode yang memastikan manifestasi efek kapiler ultrasonik. Dalam hal ini, kapiler buntu diisi dengan reagen ke kedalaman yang lebih besar dan kecepatan yang lebih tinggi. Pergerakan difusi gas terlarut ke mulut cacat dipercepat secara signifikan; pembubaran kontaminan yang ada di rongga cacat; pergerakan difusi kontaminan ke mulutnya. Akibatnya, proses pengisian rongga cacat secara keseluruhan dipercepat dan kedalaman penetrasi fluida kerja ke saluran kapiler buntu meningkat.

Penggunaan ultrasound selama pembersihan dapat meningkatkan kualitas kontrol secara signifikan. Pada saat yang sama, diskontinuitas dibersihkan hingga kedalaman yang cukup tidak hanya dari cairan, tetapi juga dari kontaminan yang tidak larut seperti pasta pemoles. Akibatnya, jumlah jejak yang teridentifikasi mendekati jumlah total cacat yang diperhitungkan. Penggunaan air dan larutan gliserin serta zat pendispersi sebagai cairan pembersih saat membersihkan di bidang ultrasonik memberikan efek yang lebih besar dibandingkan penggunaan pelarut seperti aseton dan bensin. Hal ini disebabkan oleh aktivitas kavitasi akustik yang lebih besar dalam air dan larutan berair dibandingkan aseton dan bensin. Penggunaan ultrasonografi memungkinkan pemecahan masalah penggantian bahan pendeteksi cacat yang mudah terbakar, meledak, dan berbahaya bagi lingkungan dengan air dan larutan berair.

Pembersihan ultrasonik anodik Itu yang paling banyak cara yang efektif menyiapkan produk untuk diperiksa. Hal ini memastikan penghilangan kontaminan yang keras dan sangat kental, serta lapisan oksida, dari permukaan produk dan dari rongga cacat tanpa menggunakan senyawa pengetsaan. Setelah dibersihkan, sisa cairan pembersih dinetralkan, produk dicuci dengan air dan dikeringkan. Kecepatan pemrosesan tersebut 2,5–4 kali lebih tinggi dibandingkan dengan pemrosesan elektrolitik.

Pembersihan ultrasonik anodik dilakukan di pemandian ultrasonik. Komposisi elektrolit dan mode pemrosesan dipilih tergantung pada kepadatan dan ketebalan lapisan kontaminan. Produk dicuci setelah perawatan dengan merendamnya berulang kali dalam bak mandi dengan air panas dan kemudian air dingin yang mengalir. Durasi pembilasan di setiap bak mandi adalah 0,5–1 menit.

Komposisi elektrolit dan mode pembersihan anodik-ultrasonik produk yang terbuat dari baja dan paduan kromium-nikel:

Orang-orang telah menemukan banyak cara untuk membersihkan permukaan dari berbagai kontaminan. Sekarang ultrasonik telah ditambahkan ke dalamnya.
Pembersihan ultrasonik menggantikan atau melengkapi metode dan metode pembersihan tradisional - mulai dari pengoperasian manual menggunakan berbagai solusi hingga mesin cuci jet.
Salah satu keunggulan utama pembersihan ultrasonik dibandingkan metode lain adalah kualitasnya yang tinggi, selain itu, membersihkan bagian-bagian dengan bentuk yang rumit, tempat yang sulit dijangkau, celah sempit, lubang kecil, dan rongga menjadi lebih mudah. Pembersihan ultrasonik sangat produktif dan memungkinkan penggantian pelarut organik yang mudah terbakar atau mahal dengan larutan garam alkali, freon cair, dan zat lain yang tidak terlalu berbahaya dan lebih murah.
Bagaimana kita menjelaskan efisiensi tinggi pembersihan ultrasonik? Jawaban atas pertanyaan ini terkait dengan fenomena fisik yang sangat menarik yang disebut kavitasi (Latin cavitas -<пустота>).
Secara teoritis, keberadaan fenomena ini telah diketahui sejak akademisi St. Petersburg Leonard Euler membuktikan kemungkinan terbentuknya retakan (void) dalam suatu cairan akibat penurunan tekanan lokal yang kemudian diikuti dengan runtuhnya rongga-rongga yang dihasilkan. Euler meramalkan kavitasi tanpa pernah mengamatinya.
Dalam praktiknya, kavitasi ditemukan jauh kemudian, pada abad terakhir, ketika kapal, alih-alih menggunakan roda dayung samping, memiliki baling-baling yang berputar dengan kecepatan tinggi. Para kapten mulai menyadari bahwa kecepatan kapal mereka secara bertahap menurun seiring berjalannya waktu tanpa alasan yang jelas. Tapi ada alasannya, dan cukup jelas. Saat kami memeriksa baling-baling salah satu kapal yang berlabuh untuk diperbaiki, kami melihat bilahnya tampak seperti kelopak bunga yang dimakan ulat bulu. Secara alami, masyarakat menjadi tertarik dengan fenomena ini dan mulai mempelajarinya. Pembuat kapal, serta pencipta turbin hidrolik, pada dasarnya hanya memikirkan satu pemikiran: bagaimana menghadapi musuh yang tangguh dan keras kepala ini, bagaimana melindungi bilah baling-baling dan turbin dari efek destruktif dari awan gelembung kavitasi, yang, ketika didirikan, terbentuk di perbatasan<жидкость - твердое тело>dalam kondisi tertentu dan mode operasi tertentu.
Ya, kita punya kavitasi pada kasus ini kepentingan di sisi lain - bukan sebagai musuh, tapi sebagai... teman. Paradoks ini muncul relatif baru - sejak mereka mulai mempelajari USG dan mengembangkan teknologi pembersihan ultrasonik.
Gelembung kavitasi muncul tidak hanya pada saat putaran baling-baling dan turbin. Mereka muncul ketika getaran ultrasonik dipancarkan ke dalam cairan. Kavitasi yang disebabkan oleh getaran ultrasonik kadang-kadang disebut kavitasi ultrasonik. Getaran ultrasonik membentuk daerah bertekanan tinggi dan rendah dalam cairan, bergantian sesuai dengan frekuensinya. Di zona yang dijernihkan, tekanan hidrostatik menurun sedemikian rupa sehingga gaya yang bekerja pada molekul cairan menjadi lebih besar daripada gaya kohesi antarmolekul. Akibat perubahan tajam dalam kesetimbangan hidrostatik, cairan tersebut seolah-olah pecah, menghasilkan banyak gelembung kecil berisi gas dan uap yang sebelumnya terlarut dalam cairan. Momen berikutnya, ketika suatu periode terjadi pada zat cair tekanan tinggi, gelembung yang terbentuk sebelumnya<захлопываются>. Gelombang kejut timbul dengan tekanan sesaat lokal yang sangat tinggi, mencapai beberapa ratus atmosfer. Ledakan mikro gelembung kavitasi yang tak terhitung jumlahnya inilah yang menghilangkan kotoran, minyak, kerak, dan bahkan karat dari permukaan benda kerja.
Terjadinya kavitasi dapat dengan mudah dideteksi dengan adanya awan berkabut pada bidang ultrasonik. Pada intensitas kavitasi yang tinggi, timbul suara yang menyerupai desisan ketel mendidih.
Kavitasi ultrasonik telah lama menjadi faktor utama yang berkontribusi terhadap percepatan banyak hal proses teknologi, terutama dalam proses pembersihan, serta dalam industri kimia dan metalurgi. Namun sangat penting untuk bisa mengendalikan proses kavitasi. Kavitasi ultrasonik dalam cairan bergantung pada kepadatan, viskositas, suhu, berat molekul, kompresibilitas, kandungan gas, adanya inklusi mikroskopis, frekuensi dan intensitas getaran ultrasonik, tekanan statis dan faktor lainnya. Misalnya, kavitasi lebih kuat di air dibandingkan cairan lain. Gas dalam cairan meningkatkan efisiensi fenomena kavitasi. Ketika suhu cairan meningkat, intensitas kavitasi meningkat hingga maksimum tertentu, setelah itu mulai turun. Efisiensi kavitasi meningkat dengan meningkatnya daya, namun menurun dengan meningkatnya frekuensi getaran ultrasonik. Pada frekuensi ultrasonik yang sangat tinggi, kavitasi tidak dapat dicapai sama sekali.
Para ilmuwan telah mengembangkan teknologi pembersihan ultrasonik secara rinci, yang telah tersebar luas dan sangat diperlukan di berbagai industri. Dalam beberapa tahun terakhir, sebuah arah telah muncul yang disebut pembersihan ultrasonik amplitudo tinggi. Ciri khasnya adalah peningkatan yang signifikan dalam amplitudo getaran emitor dan, sebagai konsekuensinya, perubahan karakteristik energi radiasi - perubahan parameter akustik dan kavitasi fluida proses.
Ultrasonografi membersihkan berbagai macam logam, kaca, keramik, dan bagian lainnya. Misalnya, cincin bantalan mudah dibersihkan dari pasta pemoles, papan sirkuit tercetak dari fluks, suku cadang dan lembaran logam yang digulung dari kerak termal, suku cadang optik dan batu mulia dari bahan pemoles, suku cadang kecil dari gerinda, instrumen medis, wadah kaca dari berbagai kontaminan, dll.
Pembersihan yang sangat menyeluruh diperlukan untuk bagian-bagian perangkat berputar berkecepatan tinggi, bantalan, kontak listrik, relai, peralatan bahan bakar, serta bagian elektronik, peralatan komputer, mekanisme jam, instrumen optik dll. Pembersihan suku cadang berkualitas tinggi dari kontaminan memainkan peran penting dalam teknologi modern Produksi massal.
Berikut adalah beberapa contoh pembersihan ultrasonik. Di Chelyabinsk dan pabrik traktor lainnya, pembersihan ultrasonik pada bagian pompa bahan bakar digunakan. Instalasi ultrasonik menunjukkan hasil yang baik, memungkinkan penggantian pencucian manual yang memakan waktu, meningkatkan kualitas pembersihan, dan memperbaiki kondisi kerja.
Untuk membersihkan pelat cetak offset, pelat tersebut direndam dalam larutan alkali, kemudian dicuci dengan sikat rambut dengan air mengalir. Ini memakan banyak waktu. Selain itu, pekerja tersebut masih bernapas asap berbahaya. Ketika USG diterapkan, cetakan mulai dibersihkan dalam beberapa menit. Perangkat yang dibuat oleh para desainer terdiri dari dua bak mandi. Di salah satu dari mereka, gambar lama dihilangkan dari kertas timah menggunakan ultrasound, di yang lain, sisa alkali dan kotoran dibersihkan darinya.
Di toko-toko pemintalan buluh, pembersih mobil belum lama ini dikenali dari tangannya - selalu dikukus dan dikerutkan. Dan semua itu karena para pekerja mencuci diri mereka sendiri air panas cincin dan benang pemisah strip mesin torsi basah. Dan ketika instalasi ultrasonik untuk membersihkan film mulai beroperasi, operasi ini mulai dilakukan hanya oleh tiga orang, bukan 16 orang. Dan pekerjaannya menjadi berbeda. Mereka tidak mencucinya seperti sebelumnya, tetapi hanya menggantungkan film-film kotor dan membuang film-film bersih.
Di Pabrik Persiapan Bakteri Odessa, bersama dengan Departemen Fisika Institut Politeknik Odessa, metode ultrasonik untuk mencuci ampul dikembangkan dan diterapkan. Sebelumnya, hampir 80 persennya terbuang saat pembersihan. Kini getaran ultrasonik mempercepat proses pencucian dan secara signifikan meningkatkan kualitas pembersihan. Semua kontaminan cepat hancur dan pecahan kaca mudah dipisahkan. Ultrasonografi mencuci ampul sampai bersinar. Tingkat kerusakan telah berkurang secara signifikan.
Instalasi ultrasonik juga diperkenalkan di Pabrik Otomotif Gorky. Ini dirancang untuk membersihkan bak mesin mobil dari minyak dan oli grafit. Instalasi tersebut terdiri dari enam generator ultrasonik dan dua bak yang masing-masing berisi delapan transduser magnetostriktif. Penggunaan instalasi memungkinkan peningkatan produktivitas tenaga kerja beberapa kali lipat dan menghemat sekitar sembilan ribu rubel per tahun.
Para ahli metalurgi menerima asisten yang luar biasa. Ultrasonografi hanya membutuhkan waktu lima menit untuk membersihkan setelah menggulung strip baja sepanjang satu kilometer. Meski sangat cepat, prosesnya dilakukan secara diam-diam. Kualitas pembersihannya tinggi, dan konsumsi bahan kimia menurun empat kali lipat.
Membersihkan kontaminan dari pipa dan jaringan pipa adalah masalah besar dan abadi. Kesulitannya adalah pipa-pipa tersebut berukuran besar dan memiliki tenunan yang rumit. Di Uni Soviet, metode pembersihan ultrasonik pada pipa dengan konfigurasi apa pun dan kontaminasi apa pun dikembangkan dan dipatenkan di sejumlah negara. Metode ini dapat digunakan untuk membersihkan permukaan luar dan dalam pipa dengan berbagai panjang dan diameter dengan jumlah tikungan yang tidak terbatas.
Pabrik mekanik, optik, jam tangan, dan lainnya telah mulai berhasil menggunakan metode pembersihan ultrasonik untuk deburring. Bagian-bagian kecil dimasukkan ke dalam bak berisi larutan abrasif berair. Saat unit dihidupkan, cairan di dalam bak mandi<вскипает>, dan di bawah pengaruh butiran abrasif, ujung-ujungnya yang tajam menjadi bulat. Jari-jari kelengkungan tidak melebihi 3-5 mikron. Dengan metode pemrosesan suku cadang ultrasonik, produktivitas menjadi jauh lebih tinggi dari sebelumnya.
Unit pemanen kapas memiliki lebih dari seratus spindel. Kinerja mesin dan kualitas kapas yang dikumpulkan sangat bergantung pada kondisi bagian-bagian tersebut. Saat mengerjakan spindel, lapisan berbahaya terbentuk! Membersihkannya sangat sulit dan memakan waktu lama. Pekerjaan ini sekarang dilakukan oleh instalasi ultrasonik semi-otomatis yang dibuat oleh All-Union Scientific Research Institute of Mechanical Engineering Technology.
Saat ini, di era elektronik radio dan teknologi roket, keandalan perangkat radio sangatlah penting. Mengganti perangkat elektrovakum dengan perangkat semikonduktor secara signifikan meningkatkan keandalannya. Tapi ini adalah proses yang panjang, dan<старушкам>-tabung radio masih harus bekerja keras, meskipun | mereka sering<подводят>kita. Para ilmuwan telah menemukan bahwa tabung radio akan bertahan satu setengah kali lebih lama jika bagian-bagiannya dibersihkan menggunakan ultrasound selama proses produksinya.
Instalasi industri untuk membersihkan komponen radio diciptakan untuk pertama kalinya di negara kita oleh Institut Penelitian Arus Frekuensi Tinggi All-Union yang dinamai V.P. Vologdin. Proses pembersihan dalam beberapa kasus dipercepat ratusan kali lipat, dan kebersihan permukaan tercapai yang hanya dapat diimpikan dengan semua metode lainnya. Spesialis dari Biro Desain Pusat Mekanisasi dan Otomasi Riga telah menggantikan pembersihan manual sel memori komputer dari kontaminasi dengan pembersihan ultrasonik. Bagian-bagian yang dipasang dalam kaset khusus (masing-masing 120-150 buah) direndam dalam rendaman ultrasonik, di mana bagian-bagian tersebut dibersihkan. Intensitas tenaga kerja berkurang hampir enam kali lipat.
Patung-patung indah Venesia digerogoti<черной оспой>- inilah yang oleh penduduk kota ini disebut sebagai bekas mengerikan yang meninggalkan asap dan jelaga pada marmer - momok kota besar modern. Kepala kurator monumen Venesia, setelah berkonsultasi dengan ilmuwan dan insinyur, mengorganisir pekerjaan membersihkan marmer menggunakan ultrasound. Tidak seperti sandblasting, metode ultrasonik tidak membahayakan marmer, dan kecepatan serta kualitas pembersihannya tinggi. Para ilmuwan percaya bahwa USG akan membantu melestarikan monumen bersejarah yang unik.
Dengan seringnya pemutaran film, strip film menjadi aus, kotor, dan akhirnya tidak dapat digunakan. Para ahli telah mempelajari cara memulihkan kaset, mengembalikannya ke keadaan semula.<молодость>. Namun sebelum memulai restorasi, strip film perlu dicuci bersih, dan ini tidak mudah. Baru-baru ini, beberapa kantor distribusi film telah menerima mesin ultrasonik canggih untuk membersihkan berbagai jenis film. Mereka digunakan untuk pertama kalinya di sini.
Metode ultrasonik dapat digunakan untuk mencuci kain, khususnya wol. Wol biasanya sangat terkontaminasi dengan minyak dan bahan organik lainnya. Larutan sabun dan basa menurunkan kualitas serat. Pencucian ultrasonik menggunakan larutan netral yang menjaga kualitas serat. Selain itu, pencucian ultrasonik membantu menghancurkan berbagai mikroorganisme yang ditemukan pada wol yang tidak dicuci. Penggunaan mesin ultrasonik sangat efektif untuk mencuci barang-barang yang kasar dan sangat kotor ketika pencucian konvensional tidak banyak gunanya.
Salah satu perusahaan asal Jepang telah mengembangkan mesin cuci ultrasonik yang dapat digunakan sebagai bak mandi rumah. Orang yang duduk di dalamnya tidak perlu melakukan gerakan apa pun: mesin itu sendiri akan mencucinya, dan dalam waktu yang sangat singkat. Namun, tidak diketahui seberapa bermanfaat pencucian tersebut bagi kesehatan - iklan tidak menyebutkan hal ini.
Di sana, di Jepang, menurut mingguan tersebut<За рубежом>, diciptakanlah mesin cuci yang tidak memerlukan sabun atau deterjen lainnya. Dengan menggunakan pompa khusus, air di tangki mesin dijenuhkan dengan gelembung udara, yang menghilangkan kotoran dari kain. Air yang digunakan sekali dapat digunakan kembali dengan mengalirkannya melalui filter. Mesin ini tidak memiliki alat sentrifugal yang berputar, sehingga cucian tidak cepat rusak saat dicuci dengan mesin tersebut.
Ternyata, proses pencucian pada mesin ini didasarkan pada fenomena kavitasi ultrasonik.
Ketika cairan bergerak melalui pipa, gelembung udara atau gas sering kali masuk ke dalamnya. Hal ini meningkatkan resistensi terhadap pergerakan fluida dan mengurangi laju aliran produk. Di Institut Fisikoteknik Akademi Ilmu Pengetahuan Belarus, di bawah kepemimpinan Akademisi Akademi Ilmu Pengetahuan BSSR E. Konovalov, sebuah metode dikembangkan untuk memurnikan cairan dari gas dalam pipa. Hal ini didasarkan pada penciptaan medan ultrasonik yang intens di salah satu bagian aliran. Di bawah pengaruh USG, gelembung-gelembung itu bertabrakan, menyatu, membesar, dan melayang.
Contoh-contoh yang tercantum bukanlah daftar lengkap kemampuan teknologi ultrasound, yang sebagian besar telah diterapkan di berbagai instalasi, unit, dan perangkat. Ini adalah pemandian tipe RAS, dll. Banyak pemandian ultrasonik, unit, dan instalasi telah dimasukkan ke dalam produksi dan telah memberikan efek ekonomi yang signifikan.
Ultrasonografi juga digunakan untuk jenis pembersihan lain berdasarkan prinsip tindakan fisik lainnya. Salah satu masalah teknis serius saat ini adalah | pemurnian udara yang tercemar dari debu, asap, jelaga, kabut, oksida logam, dll. Partikel terkecil dari zat ini keluar dari cerobong asap pabrik dan kemudian terbawa angin dalam jarak yang jauh. Misalnya saja dari lapisan abu-abu pada dedaunan pohon dan benda-benda di sekitarnya, mudah ditebak bahwa di kawasan tersebut terdapat pabrik semen. Ribuan ton semen hilang dari pabrik dalam bentuk partikel kecil yang tersebar selama pembakaran. Hal yang sama terjadi pada perusahaan kimia, pualam, jelaga dan gas serta perusahaan lainnya.
Apakah masalah ini bisa dipecahkan? Alat pengumpul debu, yang pengoperasiannya didasarkan pada berbagai prinsip, telah digunakan sejak lama. Ini adalah ruang sedimentasi debu, pengumpul debu putar, pengumpul sentrifugal, alat pengendap listrik, dll. Namun, semua perangkat ini berukuran besar dan tidak selalu cukup efektif. Oleh karena itu, para ilmuwan terus mencari cara baru untuk mempercepat dan meningkatkan kualitas pemurnian udara dari gas dan polusi. Di Polandia pada tahun 1967 diadakan simposium internasional yang membahas masalah pengurangan polusi udara. Beberapa ilmuwan dalam laporannya mencatat prospek metode pemurnian udara ultrasonik, karena metode ini memiliki banyak kualitas positif. Itu tidak bergantung pada suhu dan kelembaban lingkungan, mudah diotomatisasi, dan perangkat ultrasonik mudah dioperasikan.
Untuk memerangi polusi, perangkat asli diciptakan untuk menyimpan debu. Tindakannya didasarkan pada kemampuan suara dan, khususnya, gelombang ultrasonik untuk mempengaruhi partikel debu terkecil. Oleh karena itu, jika pipa pabrik dilengkapi dengan sirene ultrasonik, maka akan bekerja pada partikel asap padat, menyimpannya di tempat tertentu dan mencegah penyebarannya.
Apa inti dari pemurnian udara ultrasonik? Partikel debu yang beterbangan secara acak di udara, di bawah pengaruh getaran ultrasonik, lebih sering dan lebih keras saling bertabrakan. Akibatnya, mereka saling menempel dan bertambah besar. Proses pembesaran partikel disebut koagulasi. Partikel yang membesar mengendap lebih cepat, lebih mudah ditangkap oleh filter konvensional, dan oleh karena itu, udara dimurnikan lebih sempurna.
Metode ultrasonik untuk memurnikan udara dari polusi kini diperkenalkan di banyak industri dan terus ditingkatkan. Para ahli percaya bahwa perlu untuk membuat alat pengendap debu ultrasonik multi-tahap, serta sumber daya yang kuat namun ekonomis. Faktanya adalah pengumpul debu akustik yang tersedia saat ini memiliki kelemahan serius - konsumsi daya yang relatif tinggi. Oleh karena itu, pengumpul debu akustik saat ini terutama digunakan untuk mengumpulkan debu yang sangat berharga dan halus, misalnya di pabrik peleburan timbal dan perunggu.
Fenomena koagulasi dapat berhasil digunakan dalam memerangi kabut, yang menyebabkan banyak kekhawatiran dan masalah bagi dinas lapangan terbang, pilot, dan pelaut. Berapa kali kabut menjadi penyebab kecelakaan dan bencana! Selama beberapa dekade, para ilmuwan telah melakukan pencarian cara yang efektif untuk menyebarkan kabut. Beberapa di antaranya sudah digunakan di area lapangan terbang. Namun bagaimana dengan di laut atau di lautan, di mana kapal bisa berada di zona kabut selama beberapa hari? Eksperimen telah menunjukkan bahwa dalam kasus ini sirene ultrasonik dapat membantu secara efektif;< стоянии рассеять туман на расстояние 300-400 метров Такую сирену, но меньших размеров, можно установить и на автомобиле.
Diketahui betapa sulitnya membersihkan ketel uap dan penukar panas dari kerak, yang mengganggu konduktivitas termalnya. Pada heat exchanger, lapisan kerak mencapai 12-15 milimeter, sehingga menyebabkan konsumsi bahan bakar berlebih hingga 10 persen. Solusi terbaik untuk masalah ini adalah mencegah terbentuknya kerak. Peran ini dilakukan oleh pemancar ultrasonik yang dipasang di badan ketel uap. Dikonfigurasi ke mode operasi tertentu, sepertinya bergetar terus menerus atau pada interval tertentu<содержимое>boiler, mencegah partikel padat mengendap di dindingnya.
Untuk tujuan yang sama, pemancar ultrasonik digunakan dalam industri gula, di mana mencegah pembentukan kerak pada penukar panas merupakan masalah serius. Pembentukan kerak di stasiun evaporator, salah satu area terpenting di pabrik gula, menimbulkan konsekuensi yang sangat parah. Perhitungan menunjukkan bahwa kerugian dari pembentukan skala industri gula di dalam negeri sama dengan produksi puluhan pabrik berkapasitas menengah yang beroperasi selama tiga bulan. Pengenalan getaran ultrasonik ke dalam perangkat pemanas mencegah pembentukan kerak.
Untuk mencegah pembentukan kerak, beberapa perangkat industri telah dibuat (UZGI-12, IG-67, AUR, UZTI-2, IGUR-6). Prinsip operasinya sama. Generator dirakit menggunakan semikonduktor. Perangkat ini memiliki desain yang sederhana, pengoperasian yang andal, tidak memiliki kontrol atau pengaturan, dan dirancang untuk pengoperasian terus menerus sepanjang waktu. Perangkat yang digunakan dalam peralatan pertukaran panas: ketel uap, ketel uap, bangunan pengolah ulang dan penguapan pabrik gula, lemari es, dll.
Dengan pengoperasian yang benar dari generator ultrasonik berdenyut dan menjaga kimia air normal dan alkalinitas air, kerak baru tidak terbentuk di boiler. Skala lama terkelupas dan mengendap dalam dua hingga tiga bulan; hanya endapan timpang yang terlihat pada permukaan perpindahan panas, mudah dibersihkan dengan jet air masuk, waktu pemeriksaan preventif.
Berikut contoh asli lainnya. Ilmuwan Odessa mengujinya metode ultrasonik membersihkan kapal dari ra-; abalon dan alga. Makhluk-makhluk yang tampaknya tidak berbahaya ini, yang memilih dasar kapal sebagai tempat tinggal mereka, sebenarnya tidak begitu berbahaya: mereka<крадут>kapal memiliki kecepatan yang cukup besar. Pembersihan mekanis adalah operasi yang sangat memakan waktu, dan yang terpenting, untuk melakukan hal ini, kapal harus ditambatkan, yaitu harus dihentikan layanannya untuk beberapa waktu. Pada suatu waktu, sebuah pesan muncul di media bahwa bagian bawah kapal Perusahaan Pelayaran Laut Hitam<Хирург Вишневский>, dirawat dengan USG, dan setelah 15 bulan berlayar bersih dari hal-hal yang tidak diinginkan<гостей>.

"Suara, USG, Infrasonik"

Di antara semua proses teknologi yang terjadi di media cair di bawah pengaruh ultrasound, pembersihan permukaan padat adalah yang paling banyak diterapkan.

Pembersihan ultrasonik- metode pembersihan berdasarkan penggunaan efek nonlinier yang terjadi pada cairan di bawah pengaruh getaran ultrasonik. Di antara efek-efek ini, kavitasi merupakan hal yang paling penting. Efek lainnya: aliran akustik, tekanan suara, efek kapiler suara.

Kavitasi adalah proses pembentukan rongga dan gelembung di bidang ultrasonik selama fase peregangan yang ada dalam tekanan suara bergantian. Selama fase kompresi, rongga dan gelembung ini runtuh.

Kavitasi mempercepat terjadinya sejumlah proses fisika dan kimia. Alasan efektivitas kavitasi yang luar biasa adalah bahwa keruntuhan gelembung dimulai pada permukaan yang sedang dibersihkan. Kavitasi disertai dengan terjadinya tekanan hidrostatik sesaat yang sangat tinggi, yang merobek partikel kontaminan yang menempel pada permukaan yang dibersihkan.

Kavitasi terdengar sebagai suara mendesis yang terjadi pada suatu cairan pada nilai intensitas medan ultrasonik tertentu.

Pengenalan getaran ultrasonik ke dalam larutan pembersih tidak hanya dapat mempercepat proses pembersihan, tetapi juga memperoleh tingkat kebersihan permukaan yang lebih tinggi. Dalam kebanyakan kasus, dimungkinkan untuk mengecualikan pelarut organik yang mudah terbakar dan beracun dan hanya menggunakan larutan deterjen teknis berair. Hal ini tidak diragukan lagi mengarah pada peningkatan kondisi kerja bagi pekerja, peningkatan standar produksi, dan juga memungkinkan kita untuk menyelesaikan sebagian masalah keselamatan lingkungan.

Ultrasonografi digunakan untuk menghilangkan kontaminan yang timbul baik selama pembuatan produk dan suku cadang, serta selama pengoperasiannya. Pembersihan ultrasonik sangat berguna saat mempersiapkan permukaan sebelum pelapisan dan saat membersihkan rongga dan saluran kompleks pada produk.

Ultrasonografi banyak digunakan untuk membersihkan kawat, pita logam, nozel, kabel, dll. Aplikasi khusus teknologi pembersihan ultrasonik mencakup bubuk pembersih, permukaan yang terkontaminasi radioaktif, dan regenerasi filter keramik.

Efektivitas pembersihan ultrasonik bergantung pada pilihan banyak parameter, termasuk sifat fisik dan kimia cairan pencuci. Untuk memilih larutan yang tepat, perlu mempertimbangkan sifat kontaminan: tingkat daya rekatnya pada permukaan yang dibersihkan, interaksi kimia dengan larutan pembersih, dan kemampuan menahan beban kejut mikro (ketahanan kavitasi). Klasifikasi awal kontaminan penting untuk menentukan karakteristik mana yang memudahkan penghilangan kontaminan dari permukaan. Setelah menentukan fitur ini, Anda dapat memilih teknologi pembersihan ultrasonik yang tepat (parameter media pembersih dan medan suara).

Dengan mempertimbangkan sifat kontaminan dan sifat hubungannya dengan permukaan, jenis kontaminan utama berikut dibedakan:

• Kontaminan anorganik:
• terikat secara mekanis secara lemah ke permukaan (debu, serbuk gergaji, serutan logam dan non-logam, jelaga, dll.);
• didorong secara mekanis ke permukaan (butiran abrasif, partikel mineral atau logam);
• disimpan di permukaan (kerak garam setelah diproses dalam rendaman garam, kerak, dll.).
• Kontaminan dan pelapis yang bersifat organik atau dengan ikatan organik:
• terikat secara mekanis dengan lemah ke permukaan (debu, serbuk dan serutan plastik, jelaga, batu bara, kokas);
• memiliki tingkat daya rekat yang rendah pada permukaan (lapisan lemak dan minyak serta pelumas, pasta penggilingan, pemolesan dan pemukulan);
• melekat kuat pada permukaan (resin, pernis, lem, cat, dll).

Peralatan pembersih ultrasonik

Untuk pembersihan ultrasonik, Anda memerlukan wadah berisi cairan pencuci yang bersentuhan dengan permukaan yang dibersihkan, dan disebut sumber getaran ultrasonik pemancar ultrasonik. Permukaan transduser ultrasonik paling sering bertindak sebagai pemancar tersebut. Pilihan juga dimungkinkan ketika konverter dipasang pada dinding wadah atau pada benda yang dibersihkan sendiri, yang menjadi penghasil emisi.

Jenis peralatan yang digunakan untuk pembersihan ultrasonik:

Perangkat yang paling umum dan beragam untuk pembersihan ultrasonik pada masing-masing bagian adalah rendaman ultrasonik. Kami memproduksi pemandian volume yang berbeda(dari 0,6 hingga 19.000 liter) dan bentuk. Tergantung pada tujuannya, pemandian dapat dilengkapi dengan berbagai macam peralatan tambahan: pemanasan, pengatur waktu, kantong luapan, pembersihan jet, sirkulasi dan penyaringan larutan pembersih, dll.

• Pemandian kecil dengan satu pemancar ultrasonik: UZV-1, UZV-1.1.
• Pemandian kecil dengan beberapa pemancar, pemanas otomatis, dan pengatur waktu: UZV-2, UZV-4, UZV-7.
• Bak mandi dengan kantong pelimpah: MO-46, MO-55, MO-197, MO-229, MO-207.
• Mandi dengan pembersihan jet tambahan: MO-12.
• Bak mandi untuk membersihkan produk berukuran besar dan terutama berukuran besar: MO-21, MO-92, MO-93.
• Pemandian khusus untuk membersihkan nozel, selongsong pendorong, dll.

Modul ultrasonik digunakan untuk meningkatkan peralatan cuci yang ada. Mereka dapat dimasukkan ke dalam wadah, direndam di dalamnya, atau mengapung di permukaan cairan.

Untuk membersihkan produk panjang (kawat, selotip, pipa), kami menawarkan instalasi khusus yang dapat dipasang di jalur produksi (

Memungkinkan Anda memproses berbagai macam suku cadang dengan cepat dan efisien, menghilangkan noda yang paling membandel, mengganti pelarut yang mahal dan tidak aman, serta memekanisasi proses pembersihan.

Ketika getaran ultrasonik ditransmisikan ke cairan, tekanan variabel muncul di dalamnya, bervariasi sesuai dengan frekuensi medan rangsang. Kehadiran gas terlarut dalam cairan mengarah pada fakta bahwa selama setengah siklus osilasi negatif, ketika tegangan tarik bekerja pada cairan, pecah dalam bentuk gelembung gas dan peningkatan cairan ini. Gelembung ini dapat menyerap kontaminan dari microcracks dan micropores material. Di bawah pengaruh tegangan tekan selama setengah siklus tekanan positif, gelembung-gelembung tersebut runtuh. Pada saat gelembung-gelembung tersebut pecah, mereka terkena tekanan cairan yang mencapai beberapa ribu atmosfer, sehingga runtuhnya gelembung tersebut disertai dengan terbentuknya gelombang kejut yang kuat. Proses terbentuknya dan pecahnya gelembung-gelembung dalam zat cair disebut kavitasi. Biasanya kavitasi terjadi pada permukaan bagian tersebut. Gelombang kejut menghancurkan kontaminan dan memindahkannya ke dalam larutan pembersih (lihat Gambar 1.10).

Beras. 1.10. Skema penghisapan kontaminan dari retakan mikro permukaan ke dalam gelembung gas yang berkembang

TENTANG
Partikel kontaminan yang terpisah ditangkap oleh gelembung dan mengapung ke permukaan (Gbr. 1.11).

Beras. 1.11. Pembersihan ultrasonik

Gelombang ultrasonik dalam suatu zat cair ditandai dengan tekanan bunyi P bunyi. dan intensitas getaran I. Tekanan bunyi ditentukan dengan rumus:

bintang P =  . C.  .  . Cos(t-k x) = p m . Cos(t-k x),

dimana p m =  . C.  .  - amplitudo tekanan suara,

. C - impedansi gelombang,

 - amplitudo getaran,

 - frekuensi.

Ketika tekanan suara meningkat ke nilai optimal, jumlah gelembung gas dalam cairan meningkat, dan volume daerah kavitasi juga meningkat. Dalam instalasi pembersihan ultrasonik, tekanan suara pada antarmuka “emitor-cair” berada pada kisaran 0,2 0,14 MPa.

Dalam praktiknya, intensitas getaran ultrasonik dianggap sebagai daya per satuan luas emitor:

1,5±3 W/cm 2 - larutan berair,

0,5 1 W/cm 2 - larutan organik.

Penghancuran kavitasi mencapai maksimum ketika waktu keruntuhan gelembung sama dengan setengah periode osilasi. Pembentukan dan pertumbuhan gelembung kavitasi dipengaruhi oleh viskositas cairan, frekuensi getaran, tekanan statis dan suhu. Gelembung kavitasi dapat terbentuk jika radiusnya kurang dari radius kritis tertentu yang sesuai dengan tekanan hidrostatik tertentu.

Frekuensi getaran ultrasonik terletak pada kisaran dari 16 Hz hingga 44 kHz.

Jika frekuensi osilasi rendah, maka akan terbentuk gelembung yang lebih besar dengan amplitudo denyut yang kecil. Beberapa di antaranya mengapung begitu saja ke permukaan cairan. Ultrasonografi frekuensi rendah kurang bergerak dengan baik karena penyerapan, sehingga proses pembersihan berkualitas tinggi dilakukan di area yang dekat dengan sumbernya. Pada frekuensi rendah, retakan mikro yang dimensinya lebih kecil dari panjang gelombang ultrasonik tidak dibersihkan dengan cukup baik.

Peningkatan frekuensi osilasi menyebabkan penurunan ukuran gelembung gas dan akibatnya penurunan intensitas gelombang kejut pada daya instalasi yang sama. Untuk memulai proses kavitasi dengan frekuensi yang meningkat, diperlukan intensitas osilasi yang lebih besar. Peningkatan frekuensi instalasi pembersihan ultrasonik biasanya menyebabkan penurunan efisiensi instalasi. Namun, peningkatan frekuensi USG memiliki sejumlah aspek positif:

Pembersihan dilakukan menggunakan aliran hidrolik dengan getaran bagian yang jauh lebih sedikit;

Kepadatan energi ultrasonik meningkat sebanding dengan kuadrat frekuensi, yang memungkinkan untuk memasukkan intensitas yang lebih tinggi ke dalam larutan atau, dengan intensitas konstan, untuk mengurangi amplitudo getaran;

Ketika frekuensi meningkat, jumlah energi ultrasonik yang diserap meningkat.

Karena penyerapan energi dengan kepadatan lebih tinggi, partikel minyak, lemak, fluks, dll. kontaminan permukaan, ketika dipanaskan, bagian-bagiannya menjadi lebih cair dan mudah larut dalam cairan pembersih. Air (sebagai dasar larutan pembersih) tidak memanas;

Dengan meningkatnya frekuensi, panjang gelombang berkurang, yang mendorong pembersihan lubang-lubang kecil secara lebih menyeluruh;

Ketika ultrasonik berosilasi pada frekuensi yang cukup tinggi (40 kHz), gelombang ultrasonik merambat dengan penyerapan yang lebih sedikit dan bekerja secara efektif bahkan pada jarak yang jauh dari sumbernya;

Dimensi dan berat generator dan konverter ultrasonik berkurang secara signifikan;

Risiko kerusakan erosif pada permukaan bagian yang dibersihkan berkurang.

Viskositas cairan selama pembersihan ultrasonik itu mempengaruhi kehilangan energi dan tekanan benturan. Peningkatan viskositas zat cair meningkatkan kerugian akibat gesekan viskos, tetapi waktu pecahnya gelembung berkurang, dan oleh karena itu kekuatan gelombang kejut meningkat. Kontradiksi teknis.

Suhu memiliki efek ambigu pada proses pembersihan ultrasonik. Peningkatan suhu mengaktifkan media pencuci dan meningkatkan kemampuan melarutkannya. Tetapi pada saat yang sama, viskositas larutan menurun dan tekanan campuran uap-gas meningkat, yang secara signifikan mengurangi stabilitas proses kavitasi. Di sini kita kembali dihadapkan pada situasi tersebutkontradiksi teknis.

Pendekatan teknik untuk mengatasi kontradiksi ini adalah dengan mengoptimalkan suhu (viskositas) larutan tergantung pada sifat dan jenis kontaminan. Untuk membersihkan bagian dari kontaminan aktif secara kimia, suhu harus ditingkatkan, dan untuk menghilangkan kontaminan yang sukar larut, Anda perlu memilih suhu yang menciptakan kondisi erosi kavitasi yang optimal.

Larutan basa 40 60ºС,

Trikloroetana 38 40ºС,

Emulsi berair 21±37ºС.

Selain dispersi kavitasi kontaminan, aliran cairan akustik memiliki efek positif selama pembersihan, yaitu. aliran pusaran yang terbentuk dalam cairan yang disonikasi pada titik ketidakhomogenannya atau pada antarmuka “cair-padat”. Tingkat eksitasi cairan yang tinggi pada lapisan yang berdekatan dengan permukaan bagian mengurangi ketebalan lapisan difusi yang dibentuk oleh produk reaksi larutan pencuci dengan kontaminan.

Media Pembersih Ultrasonik

Pembersihan dilakukan dalam pelarut pembersih berair, emulsi, dan larutan asam. Saat menggunakan larutan basa, suhu dan konsentrasi komponen basa dapat dikurangi secara signifikan, dan kualitas pembersihan akan tetap tinggi. Hal ini mengurangi efek etsa pada bagian tersebut. Komposisi larutan basa paling sering meliputi soda kaustik (NaOH), soda abu (Na 3 CO 3), trisodium fosfat (Na 3 PO 4. 12H 2 O), gelas cair (Na 2 O. SiO 2), anionik dan nonionik surfaktan ( sulfanol, tinol).

Surfaktan secara signifikan meningkatkan erosi kavitasi, mis. mengintensifkan proses pembersihan. Namun, bahaya kerusakan kavitasi pada permukaan material ketika surfaktan ditambahkan juga meningkat. Penurunan tegangan permukaan dengan adanya surfaktan menyebabkan peningkatan jumlah gelembung per satuan volume. Dalam hal ini, surfaktan mengurangi kekuatan permukaan bagian (kontradiksi teknis).

Untuk mencegah erosi logam, penting untuk memilih konsentrasi surfaktan yang optimal, durasi proses minimum, dan menempatkan komponen jauh dari emitor (solusi rekayasa).

Pembersihan ultrasonik dalam pelarut organik digunakan ketika pembersihan dalam pelarut alkali dapat menyebabkan korosi pada bahan atau pembentukan lapisan pasif, dan juga bila perlu untuk mengurangi waktu pengeringan. Yang paling nyaman adalah pelarut terklorinasi dengan aktivitas kimia tinggi; mereka melarutkan berbagai macam kontaminan dan aman digunakan.

Pelarut terklorinasi dapat digunakan dalam bentuk murni dan sebagai bagian dari campuran azeotropik (disuling tanpa mengubah komposisi). Misalnya campuran freon-113, freon-30. Campuran pelarut azeotropik bereaksi dengan banyak kontaminan dan meningkatkan efisiensi pembersihan.

Campuran bensin, aseton, alkohol, dan alkohol-bensin juga digunakan untuk pembersihan ultrasonik.

Untuk etsa ultrasonik pada bagian saat membersihkan oksida, larutan asam pekat digunakan (lihat Tabel 1.6).

Tabel 1.6.

Komposisi larutan (fraksi massa) dan mode etsa ultrasonik

Metode untuk mengendalikan proses pembersihan ultrasonik .

Perubahan tekanan fluida. Cara tersebut diwujudkan dalam bentuk penciptaan ruang hampa atau sebaliknya tekanan berlebih. Dengan menyedot cairan, pembentukan kavitasi difasilitasi. Tekanan yang berlebihan meningkatkan kerusakan erosi, menggeser erosi kavitasi maksimum ke zona tekanan suara tinggi, dan mempengaruhi sifat aliran akustik.

Penerapan medan listrik atau magnet pada media pembersih. Selama pembersihan ultrasonik elektrokimia, area kavitasi dapat dilokalisasi langsung di benda kerja; gelembung gas yang dilepaskan pada elektroda berkontribusi pada penghancuran film kontaminan; keterbasahan minyak pada permukaan terpolarisasi bagian tersebut berkurang.

Penerapan medan magnet pada daerah kavitasi menyebabkan pergerakan gelembung gas yang bermuatan permukaan negatif, sehingga meningkatkan erosi kavitasi pada bagian-bagiannya.

Pengenalan partikel abrasif ke dalam larutan pembersih. Partikel abrasif padat berpartisipasi dalam pemisahan mekanis kontaminan dan merangsang pembentukan gelembung kavitasi, karena mengganggu kontinuitas cairan.