Zvýšenie frekvencie ultrazvukových vibrácií vedie k skráteniu doby rastu a zníženiu maximálneho polomeru kavitačnej dutiny, čo zvyšuje tlak zmesi pary a plynu v bubline na začiatku kolapsu a znižuje intenzitu šokových mikrovĺn. Okrem toho so zvyšujúcou sa frekvenciou kmitov sa zvyšuje absorpcia akustickej energie. Zníženie frekvencie kmitov vedie k prudkému zvýšeniu hluku inštalácií, ako aj k zvýšeniu rezonančných rozmerov žiariča. Väčšina inštalácií pre ultrazvukové čistenie pracuje vo frekvenčnom rozsahu 18...44 kHz.

Existuje limitná hodnota intenzity kmitania, ktorej prekročenie vedie k zvýšeniu hodnoty amplitúdy tlaku a kavitačná bublina degeneruje do pulzujúcej. Navyše pri vysokej intenzite je ultrazvukové pole tienené kavitačným oblakom v blízkosti žiariča, čo zvyšuje spotrebu energie. Rozsah intenzít vibrácií pri čistení ultrazvukom je 0,5... 10 W/cm 2 .

Ultrazvuková technológia čistenia

Celý technologický proces ultrazvukového čistenia zahŕňa operácie predchádzajúce sonickému čisteniu, samotné ultrazvukové čistenie a operácie po čistení.

Príprava kontaminovaného povrchu na čistenie ultrazvukom sa vykonáva namočením dielov do vody, umývacieho roztoku alebo organických rozpúšťadiel. To umožňuje odstrániť väčšinu nečistôt z dielov a skrátiť čas ich následného čistenia ultrazvukom 2...4 krát. Na namáčanie častí kontaminovaných dokončovacími pastami sa odporúča použiť acetón, freón, benzín a petrolej. Ak však nečistoty obsahujú mastné kyseliny a parafíny, namáčanie dielov v mäkkých rozpúšťadlách sa neodporúča. Tieto rozpúšťadlá, vymývajúce vysoko rozpustné tekuté zložky pasty, vysušujú a zhutňujú nečistoty, čo výrazne komplikuje proces ich následného ultrazvukového čistenia. Pri malých dieloch s voľne viazanými nečistotami sa vo všeobecnosti neodporúča namáčať ich pred čistením ultrazvukom.

Optimálny režim čistenia závisí od charakteru znečistenia, zloženia a teploty čistiaceho roztoku, materiálu a stavu povrchu dielov, spôsobu čistenia a intenzity ultrazvuku. Voľba spôsobu čistenia je daná konštrukciou dielu alebo montážnej jednotky, ako aj požiadavkami na stav ich povrchov. Medzi najbežnejšie spôsoby ultrazvukového čistenia patrí ponorná metóda, zavedenie žiariča do čistiacej dutiny, kontaktná a kontinuálne-sekvenčná. Čistenie sa môže vykonávať pri normálnom alebo zvýšenom statickom tlaku. Na čistenie presných dielov s vysoko presnými povrchmi s nízkou drsnosťou sa použitie zvýšeného statického tlaku neodporúča, pretože môže dôjsť ku kavitačnej erózii hotových povrchov.

Pri upratovaní ponornou metódou malé časti sa umiestnia do sieťových košov alebo bubnov a ponoria sa do ultrazvukového kúpeľa, pričom sa umiestnia čo najbližšie k povrchu žiaričov, t.j. v zóne najväčšej ultrazvukovej aktivity. Aby sa zabezpečilo kvalitné čistenie celého povrchu dielov, bubny sa neustále otáčajú alebo vykonávajú kývavé pohyby vo vani voči žiaričom. Výsledkom je, že diely sa počas procesu čistenia neustále otáčajú a všetky ich plochy sú v zóne pôsobenia ultrazvuku.

Ryža. 3.29. Schéma mechanizovaného ultrazvukového kúpeľa:

• 1 - prevodníky; 2 - vaňové teleso; 3 - nakladacie sieťové bubny;
• 4 - pohon; 5 - ovládací panel

Na obr. Obrázok 3.29 znázorňuje schému mechanizovaného ultrazvukového kúpeľa na čistenie malých dielov s ich núteným pohybom v ultrazvukovom poli. Prevodníky sú zabudované na dne vane. Časti, ktoré sa majú čistiť, sú umiestnené v nakladacích sieťových bubnoch, ktoré majú rovnomerný rotačný pohyb od pohonu. Konštrukcia vane navyše obsahuje cirkulačné a filtračné systémy pre čistiaci roztok, ako aj ovládací panel.

Pri voľbe podmienok ultrazvukového čistenia je potrebné mať na pamäti, že kavitačné účinky na dielci môžu mať za následok nežiaduci jav - eróziu presných povrchov. Je potrebné zdôrazniť, že proces erózie dielov v ultrazvukovom poli nastáva po určitom čase. Faktom je, že v počiatočnom období, keď sa kavitačné bubliny zrútia, dochádza k plastickej deformácii povrchu dielu, čo dokonca zlepšuje jeho výkon. Neskôr sa však pri opakovanom vystavení kavitačným bublinám objavujú únavové mikrotrhliny, ktoré vedú k oddeleniu časti kovu. Z toho vyplýva, že pri ultrazvukovom čistení presných dielov komplexnej konfigurácie

Ryža. 3.30. Zariadenie na čistenie hlbokých otvorov:

1 - vlnovod; 2 - membrána; 3 - magnetostrikčný menič; 4 - rám; 5 - armatúra na prívod čistiaceho roztoku; 6 - rukoväť; 7 - spúšťací spínač

Rádio potrebuje implementovať podmienky, za ktorých by bol čas na čistenie všetkých povrchov dielu podstatne kratší ako čas začiatku kavitačnej erózie povrchov dielov nachádzajúcich sa v blízkosti žiariča.

Spôsob čistenia dielov zavedenie žiaričov do oblasti spracovania používa sa na diely s hlbokými otvormi, drážkami, vreckami a inými dutinami. V tomto prípade sa čistenie vykonáva pomocou špeciálnych vlnovodov, ktoré pracujú s pozdĺžnymi aj ohybovými vibráciami. Oscilačné systémy s pozdĺžnymi vibráciami je vhodné použiť v prípadoch, keď hĺbka otvoru alebo dutiny nepresahuje štvrtinu vlnovej dĺžky v žiariči. V prípadoch čistenia hlbších otvorov sa používajú žiariče s ohybovo-kmitavou trubicou, ktorých dĺžka môže dosahovať 10...20 vlnových dĺžok ohybových vibrácií. Na čistenie vnútorných povrchov valcov s veľkým priemerom možno použiť ponorné zariadenia, ktoré využívajú radiálne vibrácie dutých žiaričov. Použitie žiaričov týchto typov môže výrazne urýchliť proces čistenia častí zložitých konfigurácií a v niektorých prípadoch je to jediný spôsob vysokokvalitného čistenia.

Napríklad špeciálne ručné ultrazvukové hlavice slúžia na čistenie hlbokých otvorov malého priemeru (od 4 do 8 mm), ako aj lokálne čistenie jednotlivých častí (obr. 3.30). Do čisteného otvoru je vložený rúrkový vlnovod, v ktorom sú vybudené ohybové vibrácie z magnetostrikčného prevodníka. Pomocou membrány je systém reproduktorov pripevnený k puzdru pomocou rukoväte. V tomto prípade je konvertor chladený priamo dodávaným čistiacim roztokom

Ryža. 3.31. Schéma inštalácie na čistenie vnútorných dutín rúr ultrazvukom:

1 - prevodník; 2 - podpora polovičných vĺn; 3 - rúra; 4 - nástroj; 5 - ultrazvukový koncentrátor

cez armatúru a výstup cez rúrkový vlnovod do čistiacej zóny. Rukoväť má spúšťový spínač.

Spôsob kontaktu Je vhodné ho použiť na čistenie vnútorných dutín tenkostenných výrobkov, ku ktorým je obmedzený alebo sťažený prístup. V tomto prípade sa ultrazvukové vibrácie prenášajú na steaky čistených produktov a tie už fungujú ako ultrazvukový žiarič. Zdrojom kmitov je vysokovýkonný magnetostrikčný menič (4 kW). Potrubie je upnuté pomocou pneumatického pohonu medzi valcový vlnovod a polvlnnú podperu, čím vzniká rezonančný akustický systém (obr. 3.31). Potrubie sa postupne pohybuje v axiálnom smere a do jeho vnútornej dutiny sa pomocou čerpadla privádza čistiaci roztok. V prípadoch, keď je potrebné súčasne vyčistiť vonkajší povrch, sa potrubie umiestni do kúpeľa s čistiacim roztokom. Na čistenie dlhých potrubí sa používajú prstencové žiariče, v ktorých sa obrobky pohybujú koaxiálne.

Pri používaní kontaktnej metódy na čistenie presných dielov je potrebné mať na pamäti nasledujúce okolnosti:

Kontakt s žiaričom presného povrchu dielu môže spôsobiť jeho poškodenie;

Vybudenie striedavých napätí v diele môže spôsobiť zhoršenie jeho geometrického tvaru.

Preto je možné odporučiť použitie kontaktnej metódy s ohľadom na vyššie uvedené ustanovenia.

Pre ultrazvukové čistenie veľkých dielov, ako aj pohyblivých obrobkov, je vhodné použiť kontinuálne-sekvenčná metóda, pri ktorom sa čistený produkt pohybuje nad povrchom žiariča. Je potrebné zdôrazniť, že táto metóda sa vyznačuje vysokou produktivitou a stupňom automatizácie. Preto je široko používaný vo veľkých hutníckych podnikoch v podmienkach nepretržitej výroby.

Na obr. Obrázok 3.32 znázorňuje schému ultrazvukového kúpeľa na čistenie oceľového pásu počas kontinuálnej výroby. V tomto prípade pás ocele široký viac ako 1 m, pohybujúci sa v prúde rýchlosťou 100...150 m/min, prechádza ultrazvukovým kúpeľom naplneným alkalickým premývacím roztokom. Keď sa pás pohybuje vertikálne vo vani na oboch stranách od nosiča na diaľku

Inštalujú sa 10... 15 mm bloky s magnetostrikčnými meničmi s celkovým výkonom 300 kW.

Po vykonaní operácie ultrazvukového čistenia je potrebné odstrániť zvyšný čistiaci roztok a následne pripraviť diely na medzioperačné alebo skladové uskladnenie. Požiadavky na stav povrchu dielu sú určené charakteristikami operácií po čistení, ako aj podmienkami a dobou skladovania. Finálne operácie spravidla zahŕňajú odstránenie zvyškov čistiaceho roztoku, pasiváciu a sušenie dielov.

Ryža. 3.32. Schéma ultrazvukového kúpeľa na čistenie oceľového pásu: 1 - hnací oceľový pás; 2 - bloky s meničmi; 3 - kúpeľ s alkalickým roztokom

Ryža. 3.33. Ultrazvuková práčka U-1000: A- schéma; b - všeobecná forma; 1 - ovládač umývania; 2 - horné zariadenie na oddeľovanie sedimentu; 3 - usadzovacia nádrž; 4 - zariadenie na uvoľnenie sedimentu; 5 - ultrazvukové žiariče; 6 - zariadenie na odvodnenie sedimentov; 7 - preplachovacie čerpadlo; 8 - vykurovacie telesá; 9 - vaňové teleso; 10 - prvky, ktoré regulujú splachovanie

Na obr. Obrázok 3.33 znázorňuje schému a celkový pohľad na ultrazvukovú čističku typu U-1000 od Ultronu (Poľská republika).

Drez typu U-1000 obsahuje: systém zmývania vrchnej vrstvy; zariadenie na sedimentáciu tuku; zariadenie na usadzovanie kalu; mikroprocesorový ovládač; tepelná a zvuková izolácia.

Tým sa zabezpečí:

• ? účinná separácia kontaminantov;
• ? efektívne využitiečistiace prostriedky;
• ? možnosť prispôsobenia výrobnej linke;
• ? filtračná kvapalina.

Medzi konštrukčné vlastnosti drezu typu U-1000 patrí (obr. 3.33, b):

• ? špeciálne veko nádoby zaisťujúce minimálne tepelné straty;
• ? pneumatický pohon pre ľahké otváranie a zatváranie veka;
• ? čerpadlo s uzavretým cyklom umiestnené vonku pre ľahký prístup na čistenie a odvzdušňovanie;
• ? systém na vypúšťanie skvapalnenej kvapaliny do umývacej komory, ktorý umožňuje udržiavať čistotu na mieste umývania;
• ? ovládač, ktorý umožňuje súčasnú výmenu časovača a termostatu, ako aj plynulé regulovanie doby prevádzky umývania

a teplotu ohrevu. Regulátor umožňuje konfigurovať pulzujúci prevádzkový režim. Pulzujúci prevádzkový režim (približne 1,0-násobok ultrazvuku a 0,2 prestávky) uľahčuje odstránenie plynu z roztoku a rýchlu sedimentáciu kontaminantov. Počas prestávky môžu bubliny plynu voľne opustiť roztok, stúpať nahor a nečistoty voľne klesať na dno;

Vypúšťacie ventily na dne nádrže pre dôkladné odstránenie kalu a iných nečistôt.

Ultrazvuk má taký multifaktoriálny vplyv, že použitie ultrazvukových vibrácií môže výrazne urýchliť ktorýkoľvek z uvedených spôsobov čistenia a zlepšiť jeho kvalitu: striedavý tlak, vibrácie častíc kvapaliny a sekundárne akustické javy - „zvukový vietor“, rázové vlny, kavitácia a ultrazvuk kapilárny efekt.

Primárnu energetickú úlohu tu zohráva kavitácia. Pri kolapse kavitačných bublín sa vytvárajú kumulatívne mikrotrysky kvapaliny, ktorých rýchlosť dosahuje stovky metrov za sekundu, smerujúce k čistenému povrchu. Pôsobením rázových vĺn a vysokorýchlostných mikrotryskov sa film kontaminantov (pevných alebo kvapalných) intenzívne ničí a oddeľuje od povrchu. Kavitácia zabezpečuje intenzívnu ultrazvukovú emulgáciu kvapaliny a ultrazvukovú disperziu oddelených pevných častíc kontaminantov.

Akustické toky zabezpečujú odstránenie kontaminantov rozpustených alebo zničených kavitáciou z hraničnej vrstvy do objemu kvapaliny. Akustické toky zohrávajú obzvlášť dôležitú úlohu pri odstraňovaní rozpustných kontaminantov.

Účinnosť čistenia sa zvyšuje, keď sa ošetrovaný povrch blíži k žiariču. Približovanie produktov bližšie k žiariču na vzdialenosť menšiu ako 1–2 mm je však nepraktické, pretože s malými medzerami medzi žiaričom a ošetrovaným povrchom sa podmienky na odstraňovanie kontaminantov z hraničnej vrstvy zhoršujú a kavitačná aktivita sa znižuje. k zmene vzoru kolapsu kavitačných bublín. Pri malých medzerách pôsobí kumulatívny prúd paralelne s čisteným povrchom a nevytvára potrebný čistiaci účinok.

Výhodou ultrazvukového čistenia je nielen schopnosť dosiahnuť kvalitné čistenie kontrolovaného povrchu od najrôznejších nečistôt, ale aj odstránenie nečistôt z dutiny kapilárneho defektu. Najefektívnejšie využitie ultrazvuku je v režime, ktorý zabezpečuje prejav ultrazvukového kapilárneho efektu. V tomto prípade sú slepé kapiláry naplnené činidlom do väčšej hĺbky a pri vyššej rýchlosti. Difúzny pohyb rozpusteného plynu do ústia defektu je výrazne zrýchlený; rozpustenie kontaminantov prítomných v dutine defektu; difúzny pohyb kontaminantov do jeho úst. V dôsledku toho sa zrýchľuje proces plnenia defektných dutín ako celku a zvyšuje sa hĺbka prieniku pracovných tekutín do slepých kapilárnych kanálikov.

Použitie ultrazvuku počas čistenia môže výrazne zlepšiť kvalitu kontroly. Zároveň sa diskontinuity čistia do dostatočnej hĺbky nielen od tekutín, ale aj od takých nerozpustných nečistôt, akými sú leštiace pasty. V dôsledku toho sa počet identifikovaných stôp približuje celkovému počtu zohľadnených defektov. Použitie vody a vodných roztokov glycerínu a dispergačného činidla ako čistiacich kvapalín pri čistení v ultrazvukovom poli poskytuje väčší účinok ako použitie rozpúšťadiel, ako je acetón a benzín. Je to spôsobené väčšou aktivitou akustickej kavitácie vo vode a vodných roztokoch ako v acetóne a benzíne. Použitie ultrazvuku umožňuje riešiť problémy nahradenia materiálov na detekciu chýb, ktoré sú nebezpečné pre požiar, výbuch a pre životné prostredie, vodou a vodné roztoky.

Anodické čistenie ultrazvukom Je to najviac efektívnym spôsobom príprava výrobkov na kontrolu. Zabezpečuje odstránenie tvrdých a vysoko viskóznych nečistôt, ako aj oxidových filmov z povrchu výrobkov az defektných dutín bez použitia leptacích zlúčenín. Po vyčistení sa stopy čistiacich kvapalín neutralizujú, výrobky sa umyjú vodou a vysušia. Rýchlosť takéhoto spracovania je 2,5–4 krát vyššia ako rýchlosť elektrolytického spracovania.

Anodické ultrazvukové čistenie sa vykonáva v ultrazvukových kúpeľoch. Zloženie elektrolytov a režimy spracovania sa vyberajú v závislosti od hustoty a hrúbky vrstvy kontaminantu. Výrobky sa po ošetrení umývajú opakovaným ponorením do kúpeľa s horúcou a potom studenou tečúcou vodou. Trvanie oplachovania v každom kúpeli je 0,5–1 min.

Zloženie elektrolytov a spôsoby anodicko-ultrazvukového čistenia výrobkov vyrobených z chrómniklových ocelí a zliatin:

Ľudia prišli na mnoho spôsobov, ako vyčistiť povrchy od rôznych nečistôt. Teraz k nim pribudol ultrazvuk.
Ultrazvukové čistenie buď nahrádza alebo dopĺňa tradičné metódy a metódy čistenia – od manuálnych operácií s použitím rôznych riešení až po prúdové umývačky.
Jednou z hlavných výhod ultrazvukového čistenia oproti iným metódam je jeho vysoká kvalita, navyše sa oveľa ľahšie čistí tvarovo zložité diely, ťažko dostupné miesta, úzke štrbiny, malé otvory a dutiny. Ultrazvukové čistenie je vysoko produktívne a umožňuje nahradiť horľavé alebo drahé organické rozpúšťadlá vodnými roztokmi alkalických solí, tekutého freónu a iných menej nebezpečných a lacnejších látok.
Ako môžeme vysvetliť vysokú účinnosť ultrazvukového čistenia? Odpoveď na túto otázku je spojená s veľmi zaujímavým fyzikálnym javom zvaným kavitácia (lat. cavitas –<пустота>).
Teoreticky je existencia tohto javu známa už od čias, keď petrohradský akademik Leonard Euler zdôvodnil možnosť vzniku ruptúr (dutín) v kvapaline v dôsledku lokálneho poklesu tlaku s následným kolapsom vzniknutých dutín. Euler predpovedal kavitáciu bez toho, aby ju vôbec pozoroval.
V praxi sa s kavitáciou stretli oveľa neskôr, v minulom storočí, keď mali lode namiesto bočných lopatkových kolies vrtule rotujúce vysokou rýchlosťou. Kapitáni si začali všímať, že rýchlosť ich lodí postupom času bez zjavného dôvodu postupne klesá. Ale malo to svoje opodstatnenie, a to celkom viditeľné. Keď sme skúmali vrtuľu jednej z lodí pristavených na opravu, videli sme, že jej lopatky vyzerajú ako okvetné lístky zožraté húsenicami. Prirodzene, ľudia sa o tento fenomén začali zaujímať a začali ho študovať. Stavitelia lodí, ale aj tvorcovia hydraulických turbín sa zaoberali predovšetkým jednou myšlienkou: ako sa vysporiadať s týmto hrozivým a nezmieriteľným nepriateľom, ako ochrániť listy vrtúľ a turbín pred ničivými účinkami oblaku kavitačných bublín, ktoré, ako bolo ustanovené, tvorí na hranici<жидкость - твердое тело>za určitých podmienok a určitého prevádzkového režimu.
Máme tu kavitáciu v tomto prípade záujmy na druhej strane – nie ako nepriateľ, ale ako... priateľ. Tento paradox vznikol pomerne nedávno – od čias, keď začali študovať ultrazvuk a vyvíjať technológiu ultrazvukového čistenia.
Kavitačné bubliny vznikajú nielen pri rotácii vrtúľ a turbín. Objavujú sa, keď sú ultrazvukové vibrácie emitované do kvapaliny. Kavitácia spôsobená ultrazvukovými vibráciami sa niekedy nazýva ultrazvuková kavitácia. Ultrazvukové vibrácie tvoria oblasti s vysokým a nízkym tlakom v kvapaline, ktoré sa striedajú v súlade s frekvenciou. V riedkej zóne klesá hydrostatický tlak do takej miery, že sily pôsobiace na molekuly kvapaliny sú väčšie ako sily medzimolekulovej súdržnosti. V dôsledku prudkej zmeny hydrostatickej rovnováhy sa zdá, že kvapalina praskne a vytvára početné malé bublinky plynov a pár, ktoré boli predtým v kvapaline rozpustené. Ďalší moment, keď v kvapaline nastane obdobie vysoký tlak, predtým vytvorené bubliny<захлопываются>. Rázové vlny vznikajú s veľmi vysokým lokálnym okamžitým tlakom, dosahujúcim niekoľko stoviek atmosfér. Práve tieto nespočetné mikrovýbuchy kavitačných bublín odstraňujú nečistoty, mastnotu, vodný kameň a často aj hrdzu z povrchu obrobku.
Výskyt kavitácie sa dá ľahko zistiť hmlistým oblakom v ultrazvukovom poli. Pri vysokej intenzite kavitácie sa objavuje hluk, ktorý pripomína syčanie varnej kanvice.
Ultrazvuková kavitácia je už dlho hlavným faktorom, ktorý prispieva k zrýchleniu mnohých technologických procesov, najmä v čistiacich procesoch, ako aj v chemickom a hutníckom priemysle. Je však veľmi dôležité vedieť kontrolovať proces kavitácie. Ultrazvuková kavitácia v kvapaline závisí od jej hustoty, viskozity, teploty, molekulovej hmotnosti, stlačiteľnosti, obsahu plynu, prítomnosti mikroskopických inklúzií, frekvencie a intenzity ultrazvukových vibrácií, statického tlaku a ďalších faktorov. Napríklad kavitácia je silnejšia vo vode ako v iných kvapalinách. Plyn v kvapaline zvyšuje účinnosť kavitačných javov. Pri zvyšovaní teploty kvapaliny sa intenzita kavitácie zvyšuje na určité maximum, po ktorom začne klesať. Účinnosť kavitácie sa zvyšuje so zvyšujúcim sa výkonom, ale klesá so zvyšujúcou sa frekvenciou ultrazvukových vibrácií. Pri veľmi vysokých ultrazvukových frekvenciách nie je možné kavitáciu vôbec dosiahnuť.
Vedci pomerne podrobne vyvinuli technológiu ultrazvukového čistenia, ktorá sa stala veľmi rozšírenou a nepostrádateľnou v rôznych priemyselných odvetviach. V posledných rokoch sa objavil smer nazývaný ultrazvukové čistenie s vysokou amplitúdou. Jeho charakteristickým znakom je výrazné zvýšenie amplitúdy vibrácií žiariča a v dôsledku toho zmena energetických charakteristík žiarenia - zmena akustických a kavitačných parametrov procesnej tekutiny.
Ultrazvuk čistí širokú škálu kovových, sklenených, keramických a iných častí. Napríklad ložiskové krúžky sa ľahko čistia od leštiacej pasty, dosky plošných spojov od taviva, súčiastky a valcovaný plech od tepelných okují, optické súčiastky a drahé kamene od leštidiel, drobné súčiastky od otrepov, lekárske nástroje, sklenené nádoby od rôznych nečistôt, atď.
Zvlášť dôkladné čistenie je potrebné pre časti vysokorýchlostných rotačných zariadení, ložísk, elektrických kontaktov, relé, palivových zariadení, ako aj častí elektroniky, počítačovej techniky, hodinových mechanizmov, optické prístroje atď. Kvalitné čistenie dielov od nečistôt zohráva dôležitú úlohu pri moderná technológia masová výroba.
Tu je niekoľko príkladov čistenia ultrazvukom. V Čeľabinsku a iných závodoch na výrobu traktorov sa použilo ultrazvukové čistenie častí palivového čerpadla. Ultrazvuková inštalácia ukázala dobré výsledky, umožnila nahradiť ručné umývanie náročné na prácu, zlepšiť kvalitu čistenia a zlepšiť pracovné podmienky.
Na čistenie ofsetovej tlačovej formy bola táto ponorená do lúhu a potom umytá kefou na vlasy pod tečúcou vodou. Toto zabralo veľa času. Robotník navyše dýchal škodlivé výpary. Po aplikácii ultrazvuku sa forma začala čistiť za pár minút. Zariadenie, s ktorým dizajnéri prišli, pozostáva z dvoch vaní. V jednej z nich sa pomocou ultrazvuku z fólie odstráni starý obrázok, v druhej sa z nej zmyjú zvyšné alkálie a nečistoty.
V obchodoch s rákosím boli čističe áut nie tak dávno rozoznané podľa rúk - vždy zaparené a zvráskavené. A to všetko preto, lebo sa tam robotníci umyli horúca voda prstencové a závitové oddeľovacie pásy mokrých torzných strojov. A keď sa sprevádzkovalo ultrazvukové zariadenie na čistenie fólií, túto operáciu začali vykonávať len traja ľudia namiesto 16. A práca bola iná. Neumývajú ho ako predtým, ale len zavesia špinavé fólie a odstránia čisté.
V závode bakteriálnych prípravkov v Odese spolu s Katedrou fyziky Polytechnického inštitútu v Odese bola vyvinutá a implementovaná ultrazvuková metóda na umývanie ampúl. Predtým ich pri čistení zošrotovali takmer 80 percent. Ultrazvukové vibrácie teraz zrýchľujú proces prania a výrazne zlepšujú kvalitu čistenia. Všetky nečistoty sa rýchlo zničia a úlomky skla sa ľahko oddelia. Ultrazvuk umýva ampulky, kým sa nelesknú. Miera defektov sa výrazne znížila.
V automobilovom závode Gorkého bola predstavená aj ultrazvuková inštalácia. Je určený na čistenie kľukovej skrine automobilov od grafitového tuku a oleja. Zariadenie pozostáva zo šiestich ultrazvukových generátorov a dvoch kúpeľov, z ktorých každý obsahuje osem magnetostrikčných meničov. Použitie inštalácie umožnilo niekoľkokrát zvýšiť produktivitu práce a ušetriť asi deväť tisíc rubľov ročne.
Hutníci dostali úžasného pomocníka. Čistenie ultrazvukom trvá len päť minút po valcovaní jedného kilometra oceľového pásu. Napriek obrovskej rýchlosti sa proces vykonáva potichu. Kvalita čistenia je vysoká a spotreba chemických materiálov sa znížila štvornásobne.
Čistenie kontaminantov z potrubí a potrubí je večný a veľký problém. Problém je v tom, že rúry sú veľké a majú zložité väzby. V Sovietskom zväze bola v mnohých krajinách vyvinutá a patentovaná metóda ultrazvukového čistenia rúrok akejkoľvek konfigurácie a akejkoľvek kontaminácie. Táto metóda môže byť použitá na čistenie vonkajších a vnútorných povrchov potrubí rôznych dĺžok a priemerov s neobmedzeným počtom ohybov.
Mechanické, optické, hodinárske a iné továrne začali úspešne využívať metódu čistenia ultrazvukom na odihlovanie. Malé časti sa vložia do kúpeľa s vodným abrazívnym roztokom. Keď je jednotka zapnutá, vo vani tekutina<вскипает>, a vplyvom brúsnych zŕn sú ostré hrany dielov zaoblené. Polomer zakrivenia nepresahuje 3-5 mikrónov. Vďaka ultrazvukovému spôsobu spracovania dielov je produktivita oveľa vyššia ako predtým.
Jednotka na zber bavlny má viac ako sto vretien. Výkon stroja a kvalita zozbieranej bavlny do značnej miery závisia od stavu týchto častí. Pri práci na vretenách sa vytvára škodlivý povlak! Ich čistenie je veľmi náročné a trvá dlho. Túto prácu teraz vykonáva poloautomatická ultrazvuková inštalácia, ktorú vytvoril All-Union Scientific Research Institute of Machine Engineering Technology.
V súčasnosti, vo veku rádiovej elektroniky a raketovej techniky, má spoľahlivosť rádiových zariadení veľký význam. Výmena elektrovákuových zariadení za polovodičové výrazne zvyšuje ich spoľahlivosť. Ale toto je dlhý proces a<старушкам>-rádiové trubice budú musieť ešte tvrdo pracovať, napriek tomu | oni často<подводят>nás. Vedci zistili, že rádiová trubica vydrží jeden a pol krát dlhšie, ak sa jej časti počas výrobného procesu čistia pomocou ultrazvuku.
Priemyselné zariadenia na čistenie rádiových komponentov boli prvýkrát v našej krajine vytvorené Celoúniovým vedeckým výskumným ústavom vysokofrekvenčných prúdov pomenovaným po V.P. Vologdinovi. Proces čistenia sa v niektorých prípadoch zrýchli až stokrát a dosiahne sa čistota povrchu, o ktorej sa pri všetkých ostatných metódach môže len snívať. Špecialisti z Centrálneho konštrukčného úradu pre mechanizáciu a automatizáciu v Rige nahradili ručné čistenie pamäťových buniek počítača od kontaminácie ultrazvukovým čistením. Diely inštalované v špeciálnych kazetách (po 120-150 kusoch) sa ponoria do ultrazvukového kúpeľa, kde sa vyčistia. Intenzita práce sa zníži takmer šesťkrát.
Krásne sochy Benátok sú zjedené<черной оспой>- tak obyvatelia tohto mesta nazývajú strašné stopy, ktoré zanechávajú dym a sadze na mramore - metla veľkého moderného mesta. Hlavný kurátor benátskych pamiatok po konzultácii s vedcami a inžiniermi zorganizoval práce na čistení mramoru pomocou ultrazvuku. Na rozdiel od pieskovania, ultrazvuková metóda nespôsobuje žiadne poškodenie mramoru a rýchlosť a kvalita čistenia je vysoká. Vedci veria, že ultrazvuk pomôže zachovať unikátne historické pamiatky.
Pri častom premietaní filmov sa filmové pásy opotrebúvajú, špinia a nakoniec sa stanú nepoužiteľnými. Odborníci sa naučili, ako pásky obnoviť a vrátiť ich do pôvodného stavu.<молодость>. Pred začatím obnovy je však potrebné filmový pás dôkladne umyť, čo nie je také jednoduché. Nedávno niektoré filmové distribučné kancelárie dostali pokročilé ultrazvukové stroje na čistenie rôznych typov filmov. Tu sa používajú prvýkrát.
Ultrazvukovú metódu možno použiť na pranie látok, najmä vlny. Vlna je zvyčajne silne znečistená mastnotou a inými organickými látkami. Mydlo a alkalické roztoky zhoršujú kvalitu vlákna. Ultrazvukové pranie využíva neutrálne roztoky, ktoré zachovávajú kvalitu vlákna. Ultrazvukové pranie navyše pomáha ničiť rôzne mikroorganizmy nachádzajúce sa v nepranej vlne. Použitie ultrazvukových strojov je obzvlášť účinné pri praní hrubých, silne znečistených predmetov, keď je bežné pranie málo užitočné.
Jedna z japonských spoločností vyvinula ultrazvukovú práčku, ktorú možno použiť ako domácu kúpeľ. Osoba, ktorá v ňom sedí, nemusí robiť žiadne pohyby: stroj ho sám umyje, a to vo veľmi krátkom čase. Nie je však známe, aké prospešné je takéto umývanie pre zdravie - reklama o tom mlčí.
Tam, v Japonsku, podľa týždenníka<За рубежом>, bola vynájdená práčka, ktorá nevyžaduje mydlo ani iné čistiace prostriedky. Pomocou špeciálneho čerpadla sa voda v nádrži stroja nasýti vzduchovými bublinami, ktoré odstraňujú nečistoty z tkaniny. Raz použitá voda môže byť znovu použitá prechodom cez filter. Práčka nemá odstredivku na odstreďovanie, takže praním v nej sa bielizeň menej opotrebováva.
Proces prania v tomto stroji je zjavne založený na fenoméne ultrazvukovej kavitácie.
Keď sa kvapalina pohybuje potrubím, pomerne často sa do nej dostanú vzduchové alebo plynové bubliny. To zvyšuje odolnosť voči pohybu tekutiny a znižuje rýchlosť prúdenia produktu. Vo Fyzikálnom ústave Akadémie vied Bieloruska pod vedením akademika Akadémie vied BSSR E. Konovalova bola vyvinutá metóda na čistenie kvapalín od plynov v potrubiach. Je založená na vytvorení intenzívneho ultrazvukového poľa v jednej z prietokových sekcií. Vplyvom ultrazvuku sa bubliny zrážajú, spájajú, zväčšujú a vznášajú sa.
Uvedené príklady nie sú ani zďaleka úplným zoznamom technologických možností ultrazvuku, ktoré, mimochodom, už boli z väčšej časti implementované v mnohých inštaláciách, jednotkách a zariadeniach. Ide o vane typu RAS atď. Mnohé ultrazvukové vane, jednotky a zariadenia boli zavedené do výroby a priniesli významný ekonomický efekt.
Ultrazvuk sa používa aj na iné typy čistenia založené na iných fyzikálnych princípoch pôsobenia. Jedným z vážnych technických problémov súčasnosti je | čistenie znečisteného vzduchu od prachu, dymu, sadzí, hmly, oxidov kovov atď. Najmenšie častice týchto látok sa rútia nahor z továrenských komínov a sú potom vetrom unášané na veľké vzdialenosti. Napríklad podľa sivého povlaku na listoch stromov a na okolitých predmetoch sa dá ľahko uhádnuť, že sa v tejto oblasti nachádza cementáreň. Tisíce ton cementu sa strácajú z tovární vo forme rozptýlených drobných čiastočiek počas vypaľovania. To isté sa deje v chemických, alabastrových, sadzových a plynárenských a iných podnikoch.
Je tento problém vôbec riešiteľný? Zariadenia na zachytávanie prachu, ktorých činnosť je založená na rôznych princípoch, sa používajú už dlhú dobu. Ide o komory na usadzovanie prachu, rotačné zberače prachu, odstredivé zberače, elektrické odlučovače atď. Všetky tieto zariadenia sú však objemné a nie vždy dostatočne účinné. Vedci preto naďalej hľadajú nové spôsoby, ako urýchliť a skvalitniť čistenie vzduchu od plynu a znečistenia. V Poľsku sa v roku 1967 konalo medzinárodné sympózium o probléme znižovania znečistenia ovzdušia. Niektorí vedci vo svojich správach zaznamenali prísľub ultrazvukovej metódy čistenia vzduchu, pretože má veľa pozitívnych vlastností. Nezávisí od teploty a vlhkosti prostredia, ľahko sa automatizuje a ultrazvukové prístroje sa ľahko ovládajú.
Na boj proti znečisteniu bolo vynájdené originálne zariadenie, ktoré usadzuje prach. Jeho pôsobenie je založené na schopnosti zvuku a najmä ultrazvukových vĺn ovplyvňovať najmenšie prachové častice. Preto, ak sú továrenské potrubia vybavené ultrazvukovými sirénami, budú pôsobiť na pevné častice dymu, ukladať ich na určitých miestach a zabraňovať ich šíreniu.
Čo je podstatou ultrazvukového čistenia vzduchu? Častice prachu, ktoré náhodne poletujú vo vzduchu, pod vplyvom ultrazvukových vibrácií, do seba častejšie a silnejšie narážajú. V dôsledku toho sa zlepia a zväčšia sa. Proces zväčšovania častíc sa nazýva koagulácia. Zväčšené častice sa rýchlejšie usadzujú, konvenčné filtre ich ľahšie zachytávajú, a preto je vzduch dokonalejší.
Ultrazvukové metódy na čistenie vzduchu od znečistenia sa v súčasnosti zavádzajú do mnohých priemyselných odvetví a neustále sa zdokonaľujú. Odborníci sa domnievajú, že je potrebné vytvoriť viacstupňové ultrazvukové odlučovače prachu, ako aj výkonné, ale ekonomické zdroje energie. Faktom je, že v súčasnosti dostupné akustické zberače prachu majú vážnu nevýhodu - relatívne vysokú spotrebu energie. Akustické zberače prachu sa preto v súčasnosti používajú najmä na zber veľmi cenného a jemného prachu, napríklad v hutách olova a bronzu.
Fenomén koagulácie sa dá úspešne využiť v boji proti hmle, ktorá spôsobuje letiskovým službám, pilotom a námorníkom veľa starostí a problémov. Koľkokrát bola hmla vinníkom nehôd a katastrof! Vedci hľadali celé desaťročia účinnými prostriedkami na rozptýlenie hmly. Niektoré z nich sa už používajú v oblastiach letísk. Čo však na mori alebo v oceáne, kde sa loď môže na niekoľko dní ocitnúť v zóne hmly? Experimenty ukázali, že v tomto prípade môže účinne pomôcť ultrazvuková siréna;< стоянии рассеять туман на расстояние 300-400 метров Такую сирену, но меньших размеров, можно установить и на автомобиле.
Je známe, aké ťažké je vyčistiť parné kotly a výmenníky tepla od vodného kameňa, ktorý zhoršuje ich tepelnú vodivosť. Vo výmenníkoch tepla dosahuje vrstva vodného kameňa 12-15 milimetrov, čo vedie k nadmernej spotrebe paliva až o 10 percent. Najlepším riešením problému je zabrániť tvorbe vodného kameňa. Túto úlohu plnil ultrazvukový žiarič namontovaný v telese parného kotla. Ak je nakonfigurovaný na konkrétny prevádzkový režim, zdá sa, že sa trasie buď nepretržite, alebo v určitých intervaloch<содержимое>kotol, zabraňujúci usadzovaniu pevných častíc na jeho stenách.
Na rovnaký účel sa v cukrovarníckom priemysle používa ultrazvukový žiarič, kde je vážnym problémom zabránenie tvorbe vodného kameňa vo výmenníkoch tepla. Tvorba vodného kameňa na odparovacej stanici, jednej z najdôležitejších oblastí cukrovaru, má obzvlášť závažné následky. Výpočty ukázali, že straty z tvorby vodného kameňa v cukrovarníckom priemysle v krajine sa rovnajú produkcii desiatok stredne kapacitných tovární, ktoré fungujú tri mesiace. Zavedenie ultrazvukových vibrácií do vykurovacích zariadení zabraňuje tvorbe vodného kameňa.
Aby sa zabránilo tvorbe vodného kameňa, bolo vytvorených niekoľko priemyselných zariadení (UZGI-12, IG-67, AUR, UZTI-2, IGUR-6). Princíp ich fungovania je rovnaký. Generátory sú zostavené pomocou polovodičov. Zariadenia sú jednoduchého dizajnu, spoľahlivé v prevádzke, nemajú ovládacie prvky ani nastavenia a sú určené na nepretržitú nepretržitú prevádzku. Zariadenia sa používajú v zariadeniach na výmenu tepla: parné kotly, kotly, premiešavače a odparovacie budovy cukrovarov, chladničky atď.
Pri správnej prevádzke pulzných ultrazvukových generátorov a zachovaní normálneho chemického zloženia vody a zásaditosti vody sa v kotloch netvorí nový vodný kameň. Starý vodný kameň sa v priebehu dvoch až troch mesiacov odlupuje a vyzráža; na teplovýmenných plochách sú pozorované iba chromé usadeniny, ktoré sa dajú ľahko umyť prúdom voda v, čas preventívnych prehliadok.
Tu je ďalší originálny príklad. Testovali vedci z Odesy ultrazvuková metódačistenie lodí od ra-; mušle a riasy. Tieto zdanlivo neškodné stvorenia, ktoré si za svoje sídla vybrali spodok lodí, v skutočnosti nie sú až také neškodné:<крадут>loď má primeraný podiel na svojej rýchlosti. Mechanické čistenie je mimoriadne pracná operácia, a čo je najdôležitejšie, na to, aby to bolo možné, musí byť plavidlo ukotvené v doku, to znamená, že musí byť na určitý čas vyradené z prevádzky. Svojho času sa v tlači objavila správa, že dno plavidla spoločnosti Black Sea Shipping Company<Хирург Вишневский>, ošetrené ultrazvukom a po 15 mesiacoch plavby bolo bez nežiaduceho<гостей>.

"Zvuk, ultrazvuk, infrazvuk"

Spomedzi všetkých technologických procesov prebiehajúcich v kvapalných médiách pod vplyvom ultrazvuku našlo najväčšie uplatnenie čistenie pevných povrchov.

Ultrazvukové čistenie- metóda čistenia založená na využití nelineárnych efektov, ktoré vznikajú v kvapaline pod vplyvom ultrazvukových vibrácií. Medzi týmito účinkami má primárny význam kavitácia. Ďalšie efekty: akustické toky, akustický tlak, akusticko-kapilárny efekt.

Kavitácia je proces tvorby dutín a bublín v ultrazvukovom poli počas fázy naťahovania prítomnej pri striedavom akustickom tlaku. Počas fázy stláčania sa tieto dutiny a bubliny zrútia.

Kavitácia urýchľuje vznik množstva fyzikálnych a chemických procesov. Dôvodom mimoriadnej účinnosti kavitácie je to, že kolaps bublín začína na čistenom povrchu. Kavitácia je sprevádzaná výskytom veľmi vysokých okamžitých hydrostatických tlakov, ktoré odtrhávajú častice nečistôt priľnuté na čistenom povrchu.

Kavitáciu je počuť ako syčivý zvuk, ktorý vzniká v kvapaline pri určitej hodnote intenzity ultrazvukového poľa.

Zavedenie ultrazvukových vibrácií do čistiacich roztokov umožňuje nielen urýchliť proces čistenia, ale aj získať vyšší stupeň čistoty povrchu. Vo väčšine prípadov je možné vylúčiť horľavé a toxické organické rozpúšťadlá a použiť výhradne vodné roztoky technických detergentov. To nepochybne vedie k zlepšeniu pracovných podmienok pre pracovníkov, zlepšeniu výrobných noriem a tiež nám to umožňuje čiastočne vyriešiť otázky environmentálnej bezpečnosti.

Ultrazvuk sa používa na odstránenie nečistôt, ktoré vznikajú tak pri výrobe výrobkov a dielov, ako aj pri ich prevádzke. Ultrazvukové čistenie je obzvlášť užitočné pri príprave povrchov pred náterom a pri čistení zložitých dutín a kanálov vo výrobkoch.

Ultrazvuk je široko používaný na čistenie drôtov, kovových pások, trysiek, káblov atď. Špeciálne aplikácie technológie ultrazvukového čistenia zahŕňajú čistiace prášky, rádioaktívne kontaminované povrchy a regeneráciu keramických filtrov.

Účinnosť ultrazvukového čistenia závisí od výberu mnohých parametrov, vrátane fyzikálne a chemické vlastnosti umývacia kvapalina. Pre správny výber roztokov je potrebné vziať do úvahy povahu kontaminantov: stupeň ich priľnavosti k čistenému povrchu, chemickú interakciu s čistiacim roztokom a schopnosť odolávať mikrošokovým zaťaženiam (odolnosť voči kavitácii). Predbežná klasifikácia kontaminantov je dôležitá na určenie, ktorá z charakteristík uľahčuje ich odstránenie z povrchu. Po určení tejto funkcie si môžete vybrať správnu technológiu ultrazvukového čistenia (čistiace médium a parametre zvukového poľa).

Vzhľadom na povahu kontaminantov a povahu ich spojenia s povrchom sa rozlišujú tieto hlavné typy kontaminantov:

• Anorganické nečistoty:
• mechanicky slabo spojené s povrchom (prach, piliny, kovové a nekovové hobliny, sadze atď.);
• mechanicky vrážané do povrchu (brúsne zrná, minerálne alebo kovové častice);
• usadené na povrchu (soľné kôry po úprave v soľných kúpeľoch, vodný kameň a pod.).
• Kontaminanty a nátery organickej povahy alebo s organickými väzbami:
• mechanicky slabo viazané na povrch (prach, plastové piliny a hobliny, sadze, uhlie, koks);
• s nízkym stupňom priľnavosti k povrchu (tukové a olejové filmy a mazivá, brúsne, leštiace a lapovacie pasty);
• pevne priľne k povrchu (živica, lak, lepidlo, farba atď.).

Ultrazvukové čistiace zariadenia

Na čistenie ultrazvukom potrebujete nádobu s umývacou kvapalinou v kontakte s čisteným povrchom a zdroj ultrazvukových vibrácií tzv. ultrazvukový žiarič. Ako žiarič najčastejšie pôsobí povrch ultrazvukového meniča. Možnosti sú tiež možné, keď je konvertor pripevnený k stene kontajnera alebo k čistenému objektu, ktorý sa stáva žiaričom.

Typy zariadení používaných na čistenie ultrazvukom:

Najbežnejšími a najrozmanitejšími zariadeniami na ultrazvukové čistenie jednotlivých častí sú ultrazvukové vane. Vyrábame vane rôzne objemy(od 0,6 do 19 000 litrov) a tvarov. V závislosti od účelu môžu byť vane vybavené rôznymi dodatočné vybavenie: ohrev, časovač, prepadová kapsa, čistenie tryskou, cirkulácia a filtrácia čistiaceho roztoku atď.

• Malé vane s jedným ultrazvukovým žiaričom: UZV-1, UZV-1.1.
• Malé vane s niekoľkými žiaričmi, automatickým ohrevom a časovačom: UZV-2, UZV-4, UZV-7.
• Vane s prepadovými vreckami: MO-46, MO-55, MO-197, MO-229, MO-207.
• Vane s dodatočným prúdovým čistením: MO-12.
• Vane na čistenie veľkých a hlavne veľkých výrobkov: MO-21, MO-92, MO-93.
• Špeciálne vane na čistenie trysiek, piestových puzdier atď.

Ultrazvukové moduly sa používajú na zlepšenie existujúcich umývacích zariadení. Môžu byť zabudované do nádob, ponorené do nich alebo plávať na hladine kvapaliny.

Na čistenie dlhých výrobkov (drôt, pásky, rúrky) ponúkame špeciálne inštalácie, ktoré možno zabudovať do výrobných liniek (

Umožňuje rýchlo a efektívne spracovať širokú škálu dielov, odstrániť najodolnejšie škvrny, nahradiť drahé a nebezpečné rozpúšťadlá a zmechanizovať proces čistenia.

Keď sú ultrazvukové vibrácie prenášané do kvapaliny, vznikajú v nej premenlivé tlaky, ktoré sa menia s frekvenciou budiaceho poľa. Prítomnosť rozpustených plynov v kvapaline vedie k tomu, že počas negatívneho polcyklu kmitov, kedy na kvapalinu pôsobí ťahové napätie, dochádza v tejto kvapaline k tvorbe a zväčšovaniu prasklín vo forme plynových bublín. Tieto bubliny môžu absorbovať nečistoty z mikrotrhlín a mikropórov materiálu. Pod vplyvom tlakových napätí počas pozitívneho polcyklu tlaku sa bubliny zrútia. V čase, keď sa bubliny zrútia, sú vystavené tlaku kvapaliny dosahujúcej niekoľko tisíc atmosfér, takže kolaps bubliny je sprevádzaný vytvorením silnej rázovej vlny. Tento proces tvorby a kolapsu bublín v kvapaline sa nazýva kavitácia. Kavitácia sa zvyčajne vyskytuje na povrchu dielu. Rázová vlna rozdrví nečistoty a presunie ich do čistiaceho roztoku (pozri obr. 1.10).

Ryža. 1.10. Schéma nasávania kontaminantov z povrchových mikrotrhlín do rastúcej plynovej bubliny

O
Oddelené častice kontaminantov sú zachytené bublinami a vyplávajú na povrch (obr. 1.11).

Ryža. 1.11. Ultrazvukové čistenie

Ultrazvuková vlna v kvapaline je charakterizovaná akustickým tlakom P zvuk. a intenzita vibrácií I. Akustický tlak je určený vzorcom:

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

kde p m =  . C.  .  - amplitúda akustického tlaku,

. C - vlnová impedancia,

 - amplitúda vibrácií,

 - frekvencia.

So zvýšením akustického tlaku na optimálnu hodnotu sa zvyšuje počet plynových bublín v kvapaline a zodpovedajúcim spôsobom sa zvyšuje objem kavitačnej oblasti. V ultrazvukových čistiacich zariadeniach je akustický tlak na rozhraní „emitor-kvapalina“ v rozsahu 0,2 ÷ 0,14 MPa.

V praxi sa intenzita ultrazvukových vibrácií považuje za výkon na jednotku plochy žiariča:

1,5÷3 W/cm 2 - vodné roztoky,

0,5÷1 W/cm 2 - organické roztoky.

Deštrukcia kavitácie dosiahne maximum, keď sa čas kolapsu bubliny rovná polovici periódy kmitov. Tvorbu a rast kavitačných bublín ovplyvňuje viskozita kvapaliny, frekvencia vibrácií, statický tlak a teplota. Kavitačná bublina sa môže vytvoriť, ak je jej polomer menší ako určitý kritický polomer zodpovedajúci určitému hydrostatickému tlaku.

Frekvencia ultrazvukových vibrácií leží v rozsahu od 16 Hz do 44 kHz.

Ak je frekvencia kmitov nízka, tvoria sa väčšie bubliny s malou amplitúdou pulzovania. Niektoré z nich jednoducho vyplávajú na povrch kvapaliny. Nízkofrekvenčný ultrazvuk sa v dôsledku absorpcie pohybuje horšie, takže kvalitný čistiaci proces prebieha v oblasti blízko zdroja. Pri nízkych frekvenciách nie sú dostatočne dobre vyčistené mikrotrhliny, ktorých rozmery sú menšie ako vlnová dĺžka ultrazvuku.

Zvýšenie frekvencie kmitov vedie k zníženiu veľkosti plynových bublín a následne k zníženiu intenzity rázových vĺn pri rovnakom výkone inštalácie. Na spustenie procesu kavitácie so zvýšenou frekvenciou je potrebná väčšia intenzita kmitov. Zvýšenie frekvencie zariadenia na čistenie ultrazvukom zvyčajne vedie k zníženiu účinnosti zariadenia. Zvýšenie frekvencie ultrazvuku má však niekoľko pozitívnych aspektov:

Čistenie sa vykonáva pomocou hydraulických tokov s výrazne menšími vibráciami dielu;

Hustota ultrazvukovej energie sa zvyšuje úmerne so štvorcom frekvencie, čo umožňuje zaviesť do roztoku vyššie intenzity alebo pri konštantnej intenzite znížiť amplitúdu vibrácií;

So zvyšujúcou sa frekvenciou sa zvyšuje množstvo absorbovanej ultrazvukovej energie.

Vďaka vyššej hustote absorpcie energie, čiastočiek olejov, tukov, tavív atď. povrchové nečistoty, pri zahriatí sa časti stanú tekutejšími a ľahko sa rozpustia v čistiacej kvapaline. Voda (ako základ čistiaceho roztoku) sa nezohrieva;

So zvyšujúcou sa frekvenciou sa vlnová dĺžka znižuje, čo podporuje dôkladnejšie čistenie malých otvorov;

Keď ultrazvuk kmitá na dostatočne vysokej frekvencii (40 kHz), ultrazvuková vlna sa šíri s menšou absorpciou a pôsobí efektívne aj vo veľkej vzdialenosti od zdroja;

Rozmery a hmotnosť ultrazvukových generátorov a meničov sú výrazne znížené;

Znižuje sa riziko erozívnej deštrukcie povrchu čisteného dielu.

Viskozita kvapaliny pri ultrazvukovom čistení ovplyvňuje stratu energie a nárazový tlak. Zvýšenie viskozity kvapaliny zvyšuje stratu viskóznym trením, ale skracuje sa čas kolapsu bubliny, a preto sa sila rázovej vlny zvyšuje. Technický rozpor.

Teplota má nejednoznačný vplyv na proces ultrazvukového čistenia. Zvýšenie teploty aktivuje pracie médium a zvyšuje jeho rozpúšťaciu schopnosť. Zároveň sa však znižuje viskozita roztoku a zvyšuje sa tlak zmesi para-plyn, čo výrazne znižuje stabilitu kavitačného procesu. Tu sa opäť stretávame so situácioutechnický rozpor.

Inžiniersky prístup k riešeniu tohto rozporu spočíva v optimalizácii teploty (viskozity) roztoku v závislosti od povahy a typu kontaminantov. Na čistenie dielov od chemicky aktívnych nečistôt by sa mala zvýšiť teplota a na odstránenie zle rozpustných nečistôt je potrebné zvoliť teplotu, ktorá vytvára podmienky pre optimálnu kavitačnú eróziu.

Alkalické roztoky 40÷60ºС,

Trichlóretán 38÷40ºС,

Vodné emulzie 21÷37ºС.

Okrem kavitačného rozptylu kontaminantov priaznivo pôsobia pri čistení akustické prúdy kvapalín, t.j. vírivé prúdy vznikajúce v sonikovanej kvapaline v miestach jej nehomogenít alebo na rozhraní „kvapalina-pevná látka“. Vysoká úroveň excitácie kvapaliny vo vrstve susediacej s povrchom dielu znižuje hrúbku difúznej vrstvy vytvorenej reakčnými produktmi premývacieho roztoku s kontaminantmi.

Ultrazvukové čistiace médiá

Čistenie sa vykonáva vo vodných čistiacich rozpúšťadlách, emulziách a kyslých roztokoch. Pri použití alkalických roztokov sa môže výrazne znížiť teplota a koncentrácia alkalických zložiek a kvalita čistenia zostane vysoká. Tým sa znižuje efekt leptania dielu. Zloženie alkalických roztokov najčastejšie obsahuje lúh sodný (NaOH), sódu (Na 3 CO 3), fosforečnan sodný (Na 3 PO 4. 12H 2 O), tekuté sklo (Na 2 O. SiO 2), aniónové a neiónové povrchovo aktívne látky (sulfanol, tinol).

Povrchovo aktívne látky výrazne zvyšujú kavitačnú eróziu, t.j. zintenzívniť proces čistenia. Zvyšuje sa však aj nebezpečenstvo kavitačnej deštrukcie povrchu materiálu pri pridávaní povrchovo aktívnej látky. Zníženie povrchového napätia v prítomnosti povrchovo aktívnej látky vedie k zvýšeniu počtu bublín na jednotku objemu. V tomto prípade povrchovo aktívna látka znižuje pevnosť povrchu dielu (technický rozpor).

Aby sa zabránilo erózii kovu, je potrebné zvoliť optimálne koncentrácie povrchovo aktívnej látky, minimálne trvanie procesu a umiestniť diely ďalej od žiariča (technické riešenie).

Ultrazvukové čistenie v organických rozpúšťadlách sa používa vtedy, keď čistenie v alkalických rozpúšťadlách môže viesť ku korózii materiálu alebo k vytvoreniu pasívneho filmu a tiež vtedy, keď je potrebné skrátiť dobu schnutia. Najvhodnejšie sú chlórované rozpúšťadlá s vysokou chemickou aktivitou; rozpúšťajú širokú škálu kontaminantov a ich použitie je bezpečné.

Chlórované rozpúšťadlá možno použiť v čistej forme a ako súčasť azeotropických zmesí (destilované bez zmeny zloženia). Napríklad zmesi freónu-113, freónu-30. Azeotropické zmesi rozpúšťadiel reagujú s mnohými nečistotami a zvyšujú účinnosť čistenia.

Na ultrazvukové čistenie sa používa aj benzín, acetón, alkoholy a zmesi alkohol-benzín.

Na ultrazvukové leptanie dielov pri čistení od oxidov sa používajú koncentrované kyslé roztoky (pozri tabuľku 1.6).

Tabuľka 1.6.

Zloženie roztokov (hmotnostné frakcie) a režimy ultrazvukového leptania

Metódy riadenia procesu ultrazvukového čistenia .

Zmena tlaku kvapaliny. Metóda sa realizuje vo forme vytvárania vákua alebo naopak pretlaku. Vákuovaním kvapaliny sa uľahčuje vznik kavitácie. Nadmerný tlak zvyšuje erozívnu deštrukciu, posúva maximum kavitačnej erózie do zóny vysokých akustických tlakov a ovplyvňuje charakter akustických tokov.

Aplikácia elektrických alebo magnetických polí na čistiace médium. Počas elektrochemického ultrazvukového čistenia môže byť oblasť kavitácie lokalizovaná priamo na obrobku; bubliny plynov uvoľnené na elektródach prispievajú k deštrukcii kontaminujúcich filmov; znižuje sa zmáčavosť polarizovaného povrchu dielu olejom.

Aplikácia magnetického poľa na oblasť kavitácie spôsobuje pohyb plynových bublín so záporným povrchovým nábojom, čo zvyšuje kavitačnú eróziu dielov.

Zavedenie abrazívnych častíc do čistiaceho roztoku. Pevné abrazívne častice sa podieľajú na mechanickom oddeľovaní nečistôt a stimulujú tvorbu kavitačných bublín, pretože narúšajú kontinuitu kvapaliny.