Влияние ультразвуковых очистителей на прочность крепления драгоценных камней. Очиститель ультразвуковой

Ультразвуковая мойка

В промышленности всегда существовала задача очистка деталей от всякого рода грязи. Особенно остро вопрос в очистки встал в тех отраслях промышленности, где требовалась очистка сложной поверхности детали или тонких и длинных каналов в датали. В металлургии требовалось после выплавки освободить деталь от формовой смеси, которая прилипала во время выплавки ко всей поверхности детали. Использовать какие то механические средства (шлифовальная машинка) для данной операции было либо невозможно, либо трудоемко.

Для упрощения операции очистки деталей от грязи в 40-50 годы 20 века была выдвинута идея использовать ультразвук в жидкой среде для очистки деталей, погруженных в эту жидкость. Чаще всего рабочей жидкостью выступает вода.

Было сконструировано много устройств, генерирующих в растворе ультразвуковые волны с частотой, лежащей в области 500 кГц. Предполагалось что энергии звуковых волн на таких частотах будет достаточно, что маленькие частички, содержащиеся в растворе, ускоренные ультразвуковыми волнами до высоких скоростей, смогли бы выбивать большие частицы грязи, т.е. смывать грязь. Устройства сконструированные для работы на такой частоте оказались не работоспособными.

Польза от кавитации

Те устройства, которые были сконструированы для генерации звуковой волной в диапазоне 20 кГЦ, оказались работоспособными. И главным образом благодаря тому, что звуковая волна в жидкости на данной частоте создает эффект кавитации, который и стал причиной эффективной очистки поверхности от грязи.

Кавитация — это процесс образования пузырьков, то есть полостей, заполненных газом, в жидкости. Такие пузырьки живут не долго, так как в данных полостях создается отрицательное давление, а окружающая их жидкость имеет положительное давление, разность давлений приводит к тому что, что пузырьки«схлопываются» в результате чего образуются интенсивные ударные волны, которые способны разрушить даже металлические конструкции. В момент «схлопывания» давление газовой среды внутри пузырька может в несколько тысяч раз превышать атмосферное.

Наполненный газом пузырек может иметь более продолжительное время жизни. Это обусловлено следующими друг за другом процессами сжатия и расширения, вызванными проходящими ультразвуковыми волнами, причем в результате диффузии размеры пузырьков будут расти, пока находящийся в них воздух не поднимет их на поверхность жидкости. Там они мгновенно лопаются. Такой процесс кавитации обычно дегазирует жидкости. Это явление и начали применять для дегазации жидкостей.

Изделия, требующие очистки, погружались в жидкость и облучались ультразвуковыми волнами. Загрязненные предметы погружают в бак, заполненном соответствующим растворителем, к жидкости подводят ультразвук такой частоты и интенсивности, которые образуют кавитацию с максимальной эффективностью. Созданные ударные волны попадают на поверхность предметов и очень эффективно очищают их.

Нужно иметь ввиду при проектировании и настройке ультразвукового очистителя, что способность акустических волн создавать кавитацию значительно падает с ростом частоты.

Ультразвуковая ванна

С теорией разобрались, исходя из теории, для того чтобы выбрать ультразвуковую ванночку или собрать ее самостоятельно нужно 3 элемента:

• ванна — сосуд для жидкости — форма любая, но с учетом объема вмещаемой жидкости. Материал изготовления — нержавеющая сталь 08Х17 или иная.
• генератор ультразвуковых волн — для генерации ультразвуковых волн используют пьезоэлектрики, прикрепленные жестко к ванночке, с помощью клея на основе эпоксидных смол (можно использовать клей на основе акриловых смол). Пьезоэлектрические генераторы ультразвуковых волн могут изготавливаться из разных материалов, самый широко используемый материал — пьезокерамика, также могут встречаться пьезоэлементы на основе кварца. От размеров кристалла генератора волн зависит мощность ультразвукового очистителя. Здесь действует правило, чем больше, тем мощнее.
• электронная схема — необходима для подачи энергии на пьезо генератор волн, состоит из силового трансформатора и преобразователя частоты, частота промышленной чети 50Гц преобразуется в нужную частоту порядка 18-20 кГц и далее проходя повышающий трансформатор (на выходе порядка 8 кВ) попадает на пьезокерамическую пластину.

Ультразвуковая очистки форсунок

Для чистки автомобильных форсунок может использоваться как ультразвуковая ванночка, так и специализированный пост для чистки форсунок. Отличия использования заключаются в том, что пост для чистки форсунок позволяет очистить форсунки во время работы и его использование, приобретение или сборка оправданно в профессиональной сфере на станциях тех. обслуживания, для домашних условий прочистки топливных форсунок подойдет ванночка, правда возможности очистки форсунок во время работы нет, там вся форсунка целиком погружается в чистящее средство и визуального подтверждения очистки форсунки тоже нет, очистилась форсунка или нет можно будет понять только во время работы двигателя по ощущениям. Но плюс применения ванночки, а не поста тоже есть, в форсунке есть топливный фильтр, который задерживает грязь в топливе, при его очистке в ванночке грязь, раздробленная кавитацией, не проходит весь топливный тракт форсунке и не оседает в неровностях этого тракта.

Видео работы поста по чистки форсунок:

Очищающие средства

Взаимодействие ультразвуковой волны с загрязненным предметом идет в водной среде, так как вода — универсальный растворитель, дешевый и ее везде возможно достать, кроме того для воды известна частота создания кавитации 18-20 кГц, а для других жидкостей кавитационная частота своя. Поэтому все чистящие средства делают на водной основе, имеющий в своем составе различные ПАВы и антикорозийные добавки, которые придают чистящему средству высокоэффективные моющие свойства. Для приготовления чистящего средства для ультразвуковой очистки достаточно в воду добавить моющие средства (мыло), для менее ответственных деталей, а для более ответственных металлических деталей еще и антикоррозийные вещества.

 

 

www.m-deer.ru

30W Ultrasonic Cleaner DA-963 / ультразвуковая ванночка

Здравствуйте! Выполняю обещание, данное менеджеру магазина EverBuying по написанию обзора данного товара, полученного бесплатно по программе EverBuying iTry. Данная ультразвуковая (УЗ) ванночка это попытка номер 2 получить действительно УЗ ванну. Первый блин оказался комом (вот ссылка на обзор). Однако эта попытка удалась, т.к. данная ванночка действительно ультразвуковая и она реально работает.

В достаточно объёмном обзоре фото снаружи и внутри корпуса устройства, а также видео процессов очистки с фотографиями до и после…

Начнём с теории

Что такое ультразвуковой очиститель?

Ультразвуковые очистители, иногда ошибочно называемые сверхзвуковыми очистителями, имеют рабочую частоту 20–40 кГц, и используются для очистки ювелирных украшений, линз и других оптических элементов, часов, стоматологических, хирургических и промышленных инструментов, а также регуляторов для дайвинга и промышленных запчастей. Ультразвуковой очиститель работает благодаря энергии, выделяющейся при схлопывании миллионов микроскопических кавитационных пузырьков вблизи загрязненной поверхности. При схлопывании кавитационных пузырьков образуется ударная волна, направленная на загрязненную поверхность.

Как работают ультразвуковые очистители?

Ультразвуковые очистители используются в тех случаях, когда микроскопические частицы загрязнения невозможно удалить другими способами. Помните, что ультразвуковые очистители используются не для очистки загрязненных предметов, а для удаления микроскопических частиц грязи, которые невозможно удалить иными способами. Сперва предмет следует очистить, и только после этого будет возможно применение ультразвукового очистителя. К примеру, очистка ювелирных изделий ультразвуковым очистителем происходит благодаря образованию пустот, возникающих при формировании и последующем схлопывании микроскопических пузырьков с воздухом в очищающем растворе. Постоянно образующиеся и схлопывающиеся пузырьки служат чистящим средством, очищающим как открытые, так и труднодоступные места поверхности, покрытой чистящим раствором. С повышением частоты пузырьки воздуха образуются быстрее, из-за чего энергия, выделяемая при схлопывании пузырьков, снижается. Это образует идеальные условия для удаления небольших частиц загрязнения без повреждения самого объекта. Пузырьки образуются ввиду распространения в жидкости ультразвуковых волн, имеющих высокую интенсивность и частоту. Очиститель ювелирных изделий состоит из небольшой емкости, в которую налит чистящий раствор, преобразователя электрической энергии в механическую, и ультразвукового генератора, излучающего сигнал высокой частоты.

Каковы преимущества ультразвуковых очистителей? Ультразвуковая очистка имеет множество преимуществ, среди которых быстрота, стабильность и точность.

Быстрота обеспечивается за счет того, что при ультразвуковой очистке отсутствует необходимость разбирать изделия перед очисткой. Это особенно актуально для крупных ювелирных изделий. Благодаря тому, что изделия не требуется разбирать, очистка занимает значительно меньшее время, поскольку не требуется дополнительного труда, не говоря уже об экономии средств.

Точность – еще одно важное преимущество. Ультразвуковая очистка позволяет удалить загрязнение даже из небольших трещин и сколов. После подобной очистки украшения выглядят лучше, чем когда-либо, и, помимо самого украшения, также очищается оправа и составные части. Заключительное преимущество – это стабильность. Ультразвуковые очистители обеспечивают превосходный уровень снятия загрязнения без сбоев. Они справляются с предметами разных форм и размеров.

Взято здесь: www.lightinthebox.com/ru/knowledge-base/c1165/a2652.html

Итак, как обычно фото посылки:Внутри этого конверта находилась коробка с обозреваемой УЗ ванночкой и симпатичная маечка/корсет, обзор которой уже был сдедан, вот ссылка. Фото коробки УЗ ванночки:Несложно заметить, что упаковочная коробка от этой ванночти практически не пострадала, чего не скажешь о майке/корсете (ссылка выше). Открываем:Ванночка в коробке фиксируется с помощью специальных пенопластовых вкладышей. В комплекте переходник под наши розетки и инструкция на английском и китайском языках:

увеличенные фрагменты англоязычной инструкции

Достаём ванночку из коробки:Размер устройства достаточно внушительный: 18х10х11 см. Ванночка и крышка сделана из нержавеющей стали, корпус устройства из блестящего пластика. Из органов управления присутствует одна кнопка включения/выключения и красный светодиод — индикатор работы. Переворачиваем:Днище корпуса крепится 4 винтами, к нему прикручены, а не приклеены 4 резиновые ножки. Разбираем:Внутри находится основная плата, плата управления и пьезоизлучатель. Рассмотрим всё поотдельности:Основная плата: Она содержит двухполупериодный выпрямитель без сглаживающих конденсаторов, ВЧ генераратор на 2 мощных транзисторах с обратной связью на ферритовом кольце, и ВЧ трансформатор питающий излучатель. Как видно из фото, плата ремонтная, видимо вышел из строя один из транзисторов, что привело к «испарению» печатных дорожек. Также необходимо заметить, что плата не отмыта от флюса, что тоже нехорошо.Плата управления:Эта плата кроме кнопки и светодиода содержит параметрический таймер на RC-цепочке, а в качестве измерительного элемента микросхему CD4011 представляющую из себя 4 элемента 2И-НЕ. Замечу, что эта плата отмыта от флюса.Пьезоизлучатель:Излучатель имеет 5 см в диаметре, приклеен эластичным клеем, напоминающим силикон.

Перейдём к испытаниям:

Тест №1 (вода и кольца с серьгами), фото подопытных образцов до мытья:Процесс мытья, прошу обратить внимание, что это не дым:

Не пугайтесь, звук на самом деле не такой страшный, он напоминает треск, а не вот это «дринчание». В процессе мытья я для интереса попробовал капнуть средство для мытья посуды, но ничего не произошло :) Фото колец после бани:Выводы: Кольца стали немного светлее, но главное исчезла грязь из мелких пазух, куда и щёткой-то не залезешь.

Тест №2 (спирт и печатная плата): Мыть будем плату зарядного устройства La Crosse RS-700, которое я недавно тут подробно обозревал (вот ссылка), а для мытья использовать изопропиловый спирт. Фото платы до мытья:Итак, всё готово к включению:Включаем:

Фото тех же участков платы после мытья:Вывод: Мыл всего 3 минуты и остатки флюса практически отмылись. Работает!!!

Следующую видеозапись постарался сделать с максимальным приближением, чтобы показать как всё это работает. Прошу обратить внимание на движение пузырьков:

Вот и конец данного обзора, резюмируя скажу, что я очень рад этой ванночке, она действительно работает! По цене в 22 доллара думаю нереально купить что-то подобное в обычных магазинах.

Спасибо за внимание, надеюсь обзор был интересен и будет полезен. Удачи!

mysku.ru

принцип работы, преимущества использования и советы по выбору

Ультразвуковая мойка – это прибор, предназначенный для очистки различных предметов, выполненных из металлов и пластмасс, как от жировых, так и от прочих загрязнений. Работа такого устройства основана на применении эффекта кавитации. Что представляет собой этот очистительный прибор? Каков принцип его действия? В чём заключаются преимущества очистки ультразвуком? В каких сферах применяется ультразвуковая мойка? Ответы на эти и другие вопросы даны в статье ниже.

Принцип действия ультразвуковой мойки

Для того чтобы очистить предметы в ультразвуковой мойке, нужно просто погрузить их в чашу с водой, в которую уже добавлено специальное моющее средство, и включить прибор.

В основе работы очистительного устройства лежит эффект кавитации, когда в жидкости за короткий промежуток времени образуются и тут же разрушаются миллионы мелких пузырьков воздуха. Этот процесс происходит вследствие чередования волн низкого и высокого давления под воздействием ультразвука. Воздушные пузырьки, соприкасаясь с поверхностью обрабатываемых предметов, разрываются, создавая множество маленьких ударных волн. Благодаря этому происходит глубокая очистка инструментов, которую может обеспечить только ультразвуковая мойка.

Инструкция по использованию прибора говорит, что объём погружённых в чашу предметов должен составлять от 30 до 70 процентов её ёмкости. Это обеспечит наибольшую эффективность работы устройства.

Что представляет собой ультразвуковая мойка? Из каких частей она состоит? Об этом ниже.

Устройство ультразвуковой мойки

Чаша мойки чаще всего выполнена из такого материала, как нержавеющая сталь.

На стенках и дне устройства размещены пьезоэлектрические преобразователи (излучатели). С установленного ультразвукового генератора подаётся переменный ток необходимой частоты. Он улавливается излучателями и преобразовывается в механические колебания. От способа их расположения зависят размеры, которыми будет обладать ультразвуковая мойка.

Схема размещения таких преобразователей внутри конструкции мойки может быть различной. Существуют два варианта расположения:

• В специальных отверстиях в корпусе. Такое размещение преобразователей возможно только в ультразвуковых приборах небольших размеров.
• Обособленными модулями. При таком варианте расположения становится возможным производство моек больших размеров.

Чистка ультразвуком выгодно отличается от процесса обычного мытья. Подробнее об этом – в разделе ниже.

Преимущества ультразвуковой мойки

Удаление загрязнений с изделий с использованием ультразвука обладает рядом достоинств.

Главное преимущество – это возможность очищать предметы сложных форм. Удалить грязь из полостей, отверстий и прочих труднодоступных мест можно как раз с помощью такого прибора, как ультразвуковая мойка.

Для маникюрных инструментов и других заточенных изделий рекомендуется использование этого устройства. Благодаря эффекту кавитации после удаления грязи они не затупятся, ведь при таком способе очистки исключено появление механических повреждений. Кроме этого, ультразвуковая мойка для инструментов обеспечит их дезинфекцию.

Ещё одним достоинством такого способа очистки является быстрота процесса при его высокой эффективности. Удалить загрязнения с предметов можно всего за несколько минут. При этом итоговый результат будет более качественным в сравнении с обычным мытьём.

Сфер применения ультразвуковых моек достаточно много. Подробнее об этом – в следующем разделе.

Где применяют ультразвуковые мойки?

Широко распространено использование ультразвуковых моек в медицине. Они эффективно очищают от различного вида загрязнений инструменты и инвентарь. С их дезинфекцией и предстерилизационной обработкой также отлично справится ультразвуковая мойка.

Для маникюрных инструментов такое очистительное устройство просто незаменимо. Ведь оно эффективно удаляет загрязнения. При этом инструменты остаются острыми. Также ультразвуковой прибор осуществляет их дезинфекцию.

Ещё одна область применения таких моек – это станции технического обслуживания. С помощью ультразвукового устройства можно удалять загрязнения с форсунок, деталей карбюраторов и прочих автомобильных запчастей.

Также ультразвуковая мойка может быть использована для очистки ювелирных изделий или часовых механизмов. Ещё одной сферой применения такого устройства является пищевая промышленность, когда необходимо содержать в чистоте и дезинфицировать пластиковые контейнеры и ящики.

Как выбрать ультразвуковую мойку?

При выборе такого устройства следует учесть габариты предметов, которые будут подвергаться чистке. Рекомендуется приобретать мойку большего размера, чтобы избежать её перегрузки.

Обязательно нужно обратить внимание на наличие модуля подогрева. Если основной задачей ультразвуковой мойки будет являться просто избавление от грязи, рекомендуется приобрести устройство, которое использует в процессе работы тёплую жидкость. А если необходима ещё и дополнительная дезинфекция инструментов – тогда стоит остановить свой выбор на мойке без функции нагрева. Ведь средства для обеззараживания становятся неэффективными при температуре выше сорока градусов.

Заключение

Ультразвуковая мойка – это устройство для эффективной очистки различных изделий из металлов и пластмасс. Работа этого прибора основана на эффекте кавитации, который достигается путём использования ультразвука. Такая очистка предметов обладает рядом преимуществ: возможность качественного мытья изделий сложных форм, быстрота процесса при его высокой эффективности, исключено появление механических повреждений инструментов. Ультразвуковые мойки применяют в медицине, салонах красоты, пищевой промышленности, на станциях технического обслуживания и в других областях.

fb.ru

1.3. Ультразвуковая очистка

Позволяет быстро и качественно обработать самые различные детали, удалить самые прочные загрязнения, заменить дорогостоящие и небезопасные растворители и механизировать процесс очистки.

При сообщении жидкости ультразвуковых колебаний в ней возникают переменные давления, изменяющиеся с частотой возбуждающего поля. Наличие в жидкости растворенных газов приводит к тому, чтоб во время отрицательного полупериода колебаний, когда на жидкость действует растягивающее напряжение, в этой жидкости образуются и увеличиваются разрывы в виде газовых пузырьков. В эти пузырьки могут всасываться загрязнения из микротрещин и микропор материала. Под действием сжимающих напряжений во время положительного полупериода давлений, пузырьки захлопываются. К моменту захлопывания пузырьков на них действует давление жидкости, достигающее нескольких тысяч атмосфер, поэтому захлопывание пузырька сопровождается образованием мощной ударной волны. Такой процесс образования и захлопывания пузырьков в жидкости называется кавитацией. Обычно кавитация возникает на поверхности детали. Ударная волна измельчает загрязнения и перемещает их в моющий раствор (см. рис. 1.10).

Рис. 1.10. Схема всасывания загрязнений из микротрещин поверхности в растущий газовый пузырек

Отделенные частицы загрязнений захватываются пузырьками и всплывают на поверхность (рис. 1.11).

Рис. 1.11. Ультразвуковая очистка

Ультразвуковая волна в жидкости характеризуется звуковым давлением Pзв.и интенсивностью колебаний I. Звуковое давление определяют по формуле:

Pзв. = .C.. .Cos(t-kx) = pm.Cos(t-kx),

Pm2

I = ,

2 .C

где pm = .C.. - амплитуда звукового давления,

.C - волновое сопротивление,

 - амплитуда колебаний,

 - частота.

С повышением звукового давления до оптимальной величины возрастает число газовых пузырьков жидкости, соответственно увеличивается объем кавитационной области. В ультразвуковых установках для очистки звуковое давление на границе “излучатель-жидкость” лежит в пределах 0,2 ÷0,14 Мпа.

Под интенсивностью ультразвуковых колебаний на практике принимают мощность, приходящуюся на единицу площади излучателя:

1,5÷3 Вт/см2 - водные растворы,

0,5÷1 Вт/см2 - органические растворы.

Кавитационное разрушение достигает максимума тогда, когда время захлопывания пузырьков равно полупериоду колебаний. На образование и рост кавитационных пузырьков влияют вязкость жидкости, частота колебаний, статическое давление и температура. Кавитационный пузырек может образоваться, если его радиус меньше некоторого критического радиуса, соответствующего определенному гидростатическому давлению.

Частота ультразвуковых колебанийлежит в пределах от 16 Гц до 44 кГц.

Если частота колебаний низкая, то образуются более крупные пузырьки с малой амплитудой пульсации. Часть из них просто всплывает на поверхность жидкости. Ультразвук низкой частоты хуже распространяется из-за поглощения, поэтому качественный процесс очистки идет в области, близкой к источнику. При низкой частоте недостаточно хорошо очищаются микротрещины, размеры которых меньше длины волны ультразвука.

Повышение частоты колебаний приводит к уменьшению размеров газовых пузырьков и следовательно, к уменьшению интенсивности ударных волн при одной и той же мощности установки. Для запуска кавитационного процесса с увеличенной частотой требуется большая интенсивность колебаний. Рост частоты ультразвуковой установки очистки приводит обычно к понижению КПД установки. Тем не менее, повышение частоты ультразвука имеет ряд положительных сторон:

Очистка осуществляется гидропотоками при значительно меньшей вибрации детали;

Плотность ультразвуковой энергии увеличивается пропорционально квадрату частоты, что позволяет вводить в раствор большие интенсивности или при постоянной интенсивности уменьшать амплитуду колебаний;

С увеличением частоты увеличивается величина поглощаемой энергии ультразвука.

Вследствие поглощения энергии более высокой плотности частицы масел, жиров, флюсов и т.п. загрязнений поверхности детали нагреваясь, становятся более жидкотекучими и легко растворяются в очищающей жидкости. Вода (как основа моющего раствора) при этом не нагревается;

С увеличением частоты уменьшается длина волны, что способствует более тщательной очистке мелких отверстий;

При колебаниях ультразвука достаточно высокой частоты (40 кГц) ультразвуковая волна распространяется с меньшим поглощением и действует эффективно даже на большом расстоянии от источника;

Значительно уменьшаются габариты и масса ультразвуковых генераторов и преобразователей;

Уменьшается опасность эрозионного разрушения поверхности очищаемой детали.

Вязкость жидкостипри ультразвуковой очистке влияет на потери энергии и ударное давление.Увеличение вязкости жидкости повышает потери на вязкое трение, однако время захлопывания пузырька при этом сокращается, следовательно, увеличивается сила ударной волны. Техническое противоречие.

Температура оказывает неоднозначное влияние на процесс ультразвуковой очистки.Повышение температуры активизирует моющую среду, повышает ее растворяющую способность. Но при этом уменьшается вязкость раствора и увеличивается давление парогазовой смеси, что значительно снижает устойчивость кавитационного процесса. Здесь мы опять сталкиваемся с ситуацией технического противоречия.

Инженерный подход к разрешению этого противоречия заключается в оптимизации температуры (вязкости) раствора в зависимости от характера и вида загрязнений. Для очистки деталей от химически активных загрязнений следует повышать температуру, а для удаления плохо растворимых загрязнений нужно выбирать такую температуру, которая создает условия оптимальной кавитационной эрозии.

Рекомендуемые температуры:

Щелочные растворы 40÷60ºС,

Трихлорэтан 38÷40ºС,

Водные эмульсии 21÷37ºС.

Кроме кавитационного диспергирования загрязнений, положительное значение при очистке имеют акустические течения жидкости, т.е. вихревые потоки, образующиеся в озвученной жидкости в местах ее неоднородностей или на границе раздела “жидкость-твердое тело”. Высокий уровень возбуждения жидкости в граничащем с поверхностью детали слое уменьшает толщину диффузионного слоя, образованного продуктами реакции моющего раствора с загрязнениями.

Среды ультразвуковой очистки

Очистку проводят в водных моющих растворителях, эмульсиях, кислых растворах. При использовании щелочных растворов можно значительно уменьшить температуру и концентрацию щелочных компонентов, а качество очистки останется высоким. При этом уменьшается травящее воздействие на деталь. В состав щелочных растворов входят чаще всего каустическая сода (NaOH), кальцинированная сода (Na3CO3), тринатрийфосфат (Na3PO4.12h3O), жидкое стекло (Na2O.SiO2), анионоактивные и неионогенные ПАВ (сульфанол, тинол).

ПАВ существенно повышают кавитационную эрозию, т.е. интенсифицируют процесс очистки. Однако, опасность кавитационного разрушения поверхности материала при добавлении ПАВ также увеличивается. Понижение поверхностного натяжения в присутствии ПАВ приводит к увеличению количества пузырьков в единице объема. При этом ПАВ понижает прочность поверхности детали (техническое противоречие).

Для предовращения эрозии металлов необходимо выбирать оптимальные концентрации ПАВ, минимальную длительность процесса и располагать детали подальше от излучателя (инженерное решение).

Очистку ультразвуком в органических растворителях применяют тогда, когда очистка в щелочных растворителях может привести к коррозии материала или к образованию пассивной пленки, а также, если необходимо сократить время сушки. Наиболее удобными являются хлорированные растворители с высокой химической активностью; они растворяют самые различные загрязнения и безопасны в эксплуатации.

Хлорированные растворители можно применять в чистом виде и в составе азеотропных смесей (перегоняемых без изменения состава). Например, смеси фреона-113, фреона-30. Азеотропные смеси растворителей реагируют со многими загрязнениями, при этом эффективность очистки увеличивается.

Для ультразвуковой очистки применяются также бензин, ацетон, спирты, спиртобензиновые смеси.

Для ультразвукового травления деталей при очистке от окислов применяют концентрированные кислые растворы (см. таблицу 1.6).

Таблица 1.6.

Состав растворов (массовые доли) и режимы ультразвукового травления

Материал детали	HCl	NaCl	HNO3	HF	h3SO4	Cr2O3	Уротропин	Температура ºС	Длительность, мин
Конструкционные стали (Ст 3, 45)	56	45	—	—	—	—	0,81	2535	3
Цементируе мые стали (16ХГТ)	21 22	—	—	—	—	—	—	4045	8
Хромистые стали (2Х13, 4Х13 и др.)	—	—	4,55	—	—	—	—	4045	6
Электротехнические стали	—	—	—	—	2123	—	—	8090	3
Нержав. стали	—	—	89	1,8 2,1	—	—	—	4050	10
Медные сплавы (Л90, ЛА85, Л68 и др.)	—	—	—	—	1030	36	—	2030	3
Углеродистые стали	45	—	—	—	—	—	—	3540	4

Способы управления процессом ультразвуковой очистки.

Изменение давления жидкости. Способ реализуется в виде создания вакуума или наоборот, избыточного давления. При вакууммировании жидкости облегчается образование кавитации. Избыточное давление повышает эрозионное разрушение, сдвигает максимум кавитационной эрозии в зону больших звуковых давлений, влияет на характер акустических течений.

Наложение электрического или магнитного полей на моющую среду.При электрохимической ультразвуковой очистке кавитационная область может быть локализована непосредственно у обрабатываемой детали; пузырьки выделяющихся на электродах газов способствуют разрушению пленок загрязнений; уменьшается смачиваемость маслом поляризованной поверхности детали.

Наложение на кавитационную область магнитного поля вызывает движение газовых пузырьков, имеющих отрицательный поверхностный заряд, что увеличивает кавитационную эрозию деталей.

Введение абразивных частиц в моющий раствор.Твердые частицы абразива участвуют в механическом отделении загрязнений и стимулируют образование кавитационных пузырьков, так как нарушают сплошность жидкости.

studfiles.net

Ультразвуковая очистка — WiKi

Ультразвуковая очистка — способ очистки поверхности твёрдых тел в моющих жидкостях, при котором в жидкость тем или иным способом вводятся ультразвуковые колебания. Применение ультразвука обычно значительно ускоряет процесс очистки и повышает его качество. Кроме того, во многих случаях удаётся заменить огнеопасные и токсичные растворители на более безопасные моющие вещества без потери качества очистки.

Ультразвуковая очистка находит применение во многих отраслях промышленности[1], при ремонте машин и механизмов, в ювелирном и реставрационном деле, в медицине, в быту[2] и т. д.

Очистка происходит за счёт совместного действия разных нелинейных эффектов, возникающих в жидкости под действием мощных ультразвуковых колебаний. Эти эффекты: кавитация, акустические течения, звуковое давление, звукокапиллярный эффект, из которых кавитация играет решающую роль. Кавитационные пузырьки, пульсируя и схлопываясь вблизи загрязнений, разрушают их. Этот эффект известен как кавитационная эрозия.

Для ультразвуковой очистки важен правильный подбор моющего раствора, с тем чтобы он эффективно растворял или эмульгировал загрязняющие вещества, при этом по возможности не влияя на саму очищаемую поверхность. Последнее обстоятельство особенно важно, поскольку ультразвук обычно значительно ускоряет физико-химические процессы в жидкостях, и агрессивное моющее вещество может быстро повредить поверхность.

Ультразвуковую очистку не следует применять, когда кавитационная стойкость очищаемой поверхности меньше, чем стойкость загрязнения. Например, при удалении пригарных плёнок с алюминиевых деталей велика вероятность разрушения самих деталей.

Загрязнения и воздействия на них

С точки зрения ультразвуковой очистки загрязнения различаются по трём признакам:

1. Кавитационная стойкость, то есть способность выдерживать микроударные нагрузки.
2. Прочность связи с очищаемой поверхностью, сопротивляемость к отслаиванию.
3. Степень взаимодействия с моющей жидкостью, то есть способна ли и насколько способна эта жидкость растворять или эмульгировать загрязнение.

Кавитационно стойкие загрязнения хорошо поддаются ультразвуковой очистке только если они слабо связаны с поверхностью или взаимодействуют с моющим раствором. Таковы жировые загрязнения, которые хорошо отмываются в слабощелочных растворах. Покрытия из лака или краски, окалина, окисные плёнки обычно кавитационно стойки и хорошо связаны с поверхностью. Для ультразвуковой очистки от таких загрязнений нужны достаточно агрессивные растворы, потому что здесь возможно действие только по третьему из перечисленных признаков.

Кавитационно нестойкие загрязнения (пыль, пористая органика, продукты коррозии) относительно легко удаляются даже без применения специальных растворов.

Моющие жидкости

При ультразвуковой очистке в качестве моющей жидкости применяют как простую воду, так и водные растворы моющих средств и органические растворители. Выбор средства определяется видом загрязнений и свойствами очищаемой поверхности (см. выше).

Устройства для ультразвуковой очистки

Для ультразвуковой очистки нужна ёмкость с моющим раствором и источник механических колебаний ультразвуковой частоты, называемый ультразвуковым излучателем. В качестве излучателя может выступать поверхность ультразвукового преобразователя, корпус ёмкости и даже сама очищаемая деталь. В последних случаях ультразвуковой преобразователь прикрепляется, соответственно, к корпусу или к детали.

Ультразвуковой преобразователь преобразует подаваемые на него электрические колебания в механические такой же частоты. В большинстве установок используются частоты от 18 до 44 кГц с интенсивностью колебаний от 0,5 до 10 Вт/см². Верхняя граница частотного диапазона обусловлена механизмом образования и разрушения кавитационных пузырьков: при очень большой частоте пузырьки не успевают захлопываться, что снижает микроударное действие кавитации.

Преобразователи могут быть магнитострикционные или пьезокерамические. Первые отличаются бо́льшими размерами и массой, значительно более низким КПД, однако позволяют достигать большой мощности, порядка нескольких киловатт. Пьезокерамические преобразователи компактнее, легче, экономичнее, но мощность их, как правило, не так велика — до нескольких сотен ватт. Такая мощность, впрочем, достаточна для абсолютного большинства применений, учитывая, что в крупных установках используются сразу несколько излучателей.

Наиболее известные устройства — это ультразвуковые ванны, установки специально предназначенные для ультразвуковой очистки. Преобразователи в таких ваннах как правило или встраиваются в отверстия в корпусе, или крепятся к корпусу, делая его излучателем, или помещаются внутрь в виде отдельных модулей. Каждый способ имеет свои преимущества и недостатки.

Отдельные модули ультразвуковых преобразователей (излучателей) могут встраиваться в технологические линии, где требуется быстрая и качественная очистка. Так, например, поступают для непрерывной очистки металлического проката и проволоки на разных стадиях их производства и использования.

Известны преобразователи, выполненные в виде небольших ручных инструментов для точной очистки сложных поверхностей.

См. также

Литература

• Ультразвук. Маленькая энциклопедия. Глав. ред. И. П. Голямина. — М.: «Советская энциклопедия», 1979, страницы 242—247. (книга в формате DjVu)

Примечания

Ссылки

ru-wiki.org

Как ультразвуковые очистители могут ослабить крепление драгоценных камней

Ультразвуковые очистители действительно очень хорошо справляются с очисткой многих драгоценных камней. Однако знаете ли вы, что они могут ослаблять металлические крепления оправы и тем самым увеличить риск их выпадения?

Давайте разберемся, почему эти устройства создают определенную угрозу для прочности крепления самоцветов и как этого можно избежать.

Как чистят украшения с драгоценными камнями.

Ультразвуковые очистители удаляют грязь из драгоценностей при помощи ультразвука: изделия помещают в жидкость для очистки, затем включают аппарат, испускающий ультразвуковые волны (он создает колебания в жидкости, которые расщепляют частицы грязи, накопленные на поверхности ваших драгоценностей).

Они могут очистить детали вашего украшения, которые недоступны для очистки при использовании более стандартных методов.

Какой моющий раствор должен использоваться?

Одним из вариантов является ювелирное моющее средство, которое вы можете купить в магазине. В качестве альтернативы можно приготовить очищающую жидкость самостоятельно.

Если вы решили сделать самодельный моющий раствор, просто заполните бак водой и добавьте столовую ложку аммиака.

Затем добавьте немного жидкости для мытья посуды, и средство готово — это настолько просто. Вы можете включить машину и дать ей поработать без изделий в течение 5-10 минут, чтобы раствор хорошо перемешался.

Не забудьте его подогреть.

Одна из распространенных ошибок, которые люди совершают при использовании ультразвуковой очистки, это холодная вода в баке. Чтобы моющий раствор работал лучше, он должен быть горячим.

Есть очистители, которые имеют встроенный обогреватель, гарантирующий, что раствор нагревается. Однако, эти модели могут быть гораздо дороже, чем обычные.

Все, что вы должны сделать, это просто подогреть воду, прежде чем залить ее в бак (только не доводите воду до кипения). После этого вы можете смешать аммиак и жидкость для мытья посуды.

Процесс очистки.

После того, как вы заполнили бак горячей водой и залили чистящую жидкость, вы можете поместить свои драгоценности внутрь. Не кладите слишком много изделий сразу, чтобы не поцарапать украшения.

Включите устройство и дайте ему поработать до тех пор, пока ювелирные изделия не станут чистыми. (В зависимости от степени загрязнения элементов, это время, как правило, варьируется от 1 до 20 минут.)

После завершения очистки выключите устройство и оставьте ювелирные изделия внутри в течение еще 5-10 минут, чтобы частицы грязи, которые были сбиты с ваших изделий звуковыми волнами, могли упасть на дно резервуара.

После того, как вы достанете свои украшения, вы можете слегка почистить их мягкой щеткой, чтобы удостовериться, что любая остаточная грязь удалена, особенно с креплений колец.

Ополосните изделия, чтобы смыть любое оставшееся моющее средство и высушите их мягкой тканью.

Внимание! Камни, закрепленные в старой, потертой оправе ослабить гораздо легче!

Упоминаемый процесс очистки довольно аккуратен и эффективен, но, как уже говорилось, он может способствовать ослаблению крепления в ювелирных изделиях.

Так как такой вид очистки работает при помощи звуковых волн, то понятно, что они заставляют кристалл вибрировать в установке во время процесса.

Даже одного сеанса очистки достаточно, чтобы испускаемые за это время колебания смогли ослабить оправу.

Иногда бывает так, что увидеть, что камни отсоединились от изделия, можно уже только вынув драгоценность из моющего средства. Гораздо хуже, если вы обнаружили выпадение камня позже.

Как быстро может ослабиться крепление?

Есть несколько факторов, ускоряющих ослабление оправы. Прежде всего, если она стара и потерта, то ослабятся ее крепления довольно быстро. Также, если зубцы достаточно тонкие или слишком изогнутые, то ослабляются они уже в моющем средстве.

Когда ювелирное изделие слишком грязно, частицы грязи забиваются в поврежденные или слабые части креплений, что помогает камням оставаться на своем месте. Однако, если подвергнуть изделие очистке, можно сразу обнаружить, что камни держатся в креплениях очень неплотно.

Для того, чтобы быть спокойным по поводу прочности крепления драгоценных камней в оправе, сразу после изъятия изделия из моющего средства необходимо его проверить.

Если ультразвуковая очистка произведена в ювелирной мастерской, всегда просите персонал осмотреть изделие ПОСЛЕ ТОГО, как оно почищено.

Часто драгоценности не осматривают, если не попросить об этом специально. Если какой-нибудь камень оказался ослабленным, нужно попросить зафиксировать его покрепче прямо в мастерской.

Если очистка производится в домашних условиях, обязательно проверяйте все крепления сами. Делайте это СРАЗУ после процесса, так как абсолютно неизвестно, когда самоцвет может выпасть.

Проверять нужно, погнулись ли (или уже ослабились) зубцы. Особое внимание обращайте на вид тех,которые особенно тонки или потерты.

Внимание! Даже если оправа не имеет специальных зубцов для крепления, она все равно может ослабиться действием ультразвука!

При выявлении каких-либо проблем после чистки изделия, устранять их необходимо как можно скорее! Заменяйте или чините ослабленные (поврежденные) зубцы немедленно, особенно если знаете, что до чистки уже были дефекты — это избавит Вас от риска потерять дорогой драгоценный камень.

Как часто нужно использовать ультразвуковой очиститель?

Частота использования будет зависеть от того, как быстро ваши драгоценности пачкаются. В целом, вы можете чистить свои драгоценности с ультразвуком каждые несколько недель.

Если вы носите свои украшения каждый день, и они накапливают грязь более быстро, вы можете очищать их каждую неделю. Пока ваши драгоценности сделаны из материалов, которые могут принимать ультразвук, частое очищение не повредит их.

Что нельзя помещать в ультразвуковой очиститель?

Не все ювелирные изделия могут быть очищены ультразвуковым устройством. Важно знать, какие материалы вы можете очистить с этими устройствами, а с какими избегать их применение, так как помещение в очиститель неподходящего для него украшения может повредить драгоценное изделие.

Многие драгоценные камни могут быть легко повреждены ультразвуком. Не кладите в устройство более мягкие драгоценные камни, такие как опалы, лазурит, изумруды, бирюзу, и т. д.

Органические украшения, такие как жемчуг, кораллы или янтарь также могут быть повреждены.

Кроме того, не помещайте в очиститель свои драгоценные камни, цвет которых был улучшен посредством термообработки.

Алмазы в ультразвуковом очистителе: подумайте дважды.

Несмотря на то, что бриллианты очень прочные, рискованно чистить их в ультразвуковом устройстве. Так как почти все алмазы имеют включения, ультразвуковые колебания могут увеличить эти недостатки или даже заставить алмаз разломиться вдоль них.

Главное правило: чем больше включений имеет алмаз (т.е. чем ниже его сорт чистоты), тем выше риск внутренних повреждений при использовании ультразвукового прибора.

Вы можете подумать, что алмазы улучшенной чистоты не должны быть в опасности, потому что вы не видите каких-либо внутренних недостатков, но на самом деле все наоборот.

Чистота этих бриллиантов была улучшена через заполнение трещин или лазерное бурение, а эти процессы усиливают вероятность того, что алмаз может расколоться при чистке с ультразвуковым устройством.

Окрашенные алмазы также не должны помещаться в ультразвуковые очистители.

Большинство алмазов этого типа были обработаны с высокой температурой, чтобы улучшить цвет, и ультразвуковая очистка может отменить этот эффект, сделав их оттенки менее яркими.

Можно ли чистить другие драгоценные камни?

Как правило, чем хрупче камень, тем более вероятно он будет поврежден в ультразвуковом очистителе.

Изумруд, оникс, опал, танзанит, лазурит и бирюза — все это примеры камней, которые не должны быть очищены с помощью ультразвуковых приборов. Эти драгоценные минералы могут быть легко повреждены моющим средством.

Кроме того, многие из них были обработаны с использованием тепловых и других методов для усиления цвета, что делает их еще более восприимчивыми к повреждению.

В целом, большинство драгоценных камней не подходит для ультразвуковой очистки, и вы не должны рисковать, помещая их в моющее средство. Это также верно для любых синтетических или поддельных драгоценных камней.

Не забудьте прочитать этикетку и инструкцию для того, чтобы убедиться, что очиститель является безопасным для использования с драгоценностями, которые вы имеете.

Можно ли чистить металл?

Обычно да. Тем не менее, заметным исключением является вольфрам. Этот металл не следует помещать в ультразвуковые устройства, так как процесс очистки может привести к его повреждению.

Независимо от того, из каких металлов состоят ваши украшения, спросите своего ювелира, безопасно ли чистить их с ультразвуком, поскольку вы не знаете, какие металлы или сплавы составляют ваши драгоценности.

Металлы, такие как золото и платина, безопасно чистить с ультразвуковыми устройствами.

Твердые природные драгоценные камни также могут чиститься в ультразвуковом приборе при условии, что они имеют немного включений и не были обработаны высокой температурой или химическими веществами.

В любом случае, обязательно поинтересуйтесь у ювелира при покупке любого ювелирного изделия, можно ли его чистить с помощью ультразвука, потому что украшения могут содержать неподходящие сплавы или драгоценные камни, или некоторые камни, которые возможно, были обработаны и стали более уязвимыми в процессе.

Посмотрите видео о работе прибора по чистке украшений ультразвуком

dragmag.ru

Жидкости для чистки ультразвуком | Ультразвуковая обработка

 

В качестве моющих составов при ультразвуковой очистке применяют различные водные растворы щелочей, кислот и поверхностно-активных веществ (ПАВ), органические растворители и эмульсионные составы. Водопроводную воду используют при ультразвуковой очистке относительно редко; чаще применяют дистиллированную воду.

При ультразвуковой очистке широко применяют водные растворы щелочей и ПАВ, которые обладают высокой эффективностью и не токсичны, пожаробезопасны и недефицитны. Однако щелочные растворы могут воздействовать разрушающе на материал очищаемых деталей, что ограничивает их применение прн ультразвуковой очистке. Наиболее сильной щелочью является едкий натр. Его водный раствор используют при очистке деталей из черных металлов. Менее сильными очищающими свойствами обладают карбонаты и кальцинированная сода. Применяют при очистке тринатрийфосфат и пирофосфат натрия, а также жидкое стекло.

ПАВ применяют в качестве самостоятельного раствора и добавки к щелочным растворам. Наиболее распространенными из них являются ОП-7 и ОП-10. Эти жидкости хорошо применять при очистке деталей от доводочных паст и других загрязнений органического характера. За последнее время получили применение новые ПАВ: синтанолы МЦ-10 и ДТ-7, альфанолы и синтамиды. Наряду с хорошими моющими способностями эти жидкости имеют высокую кавитационную способность и обладают слабым ценообразованием. К числу ПАВ относятся и моющие порошки, применяемые в быту, а также различные мыла.

Трихлорэтилен хорошо растворяет масла, парафин, жиры; он взрыво- и пожаробезопасен и поэтому нашел широкое применение при ультразвуковой очистке.

При очистке часто применяют растворы серной, соляной, фосфорной, азотной и других кислот. Для снижения их коррозионного влияния на материал очищаемых деталей в эти растворы добавляют ингибиторы коррозии (органические вещества).

Масляно-жировые загрязнения удаляют обычно щелочными растворами и органическими растворителями. Различные пасты растворяют в органических растворителях, а продукты коррозии, окислы и окисные пленки в водных травильных растворах серной, соляной и других кислот.

Большое влияние на эффективность очистки оказывает температура моющего раствора. С повышением температуры растворов возрастает их растворяющая н химическая активность и жидкотекучесть загрязнений. Резко улучшается, например, растворение загрязнений в органических растворителях при нагреве их до 20° С. Для водных очищающих растворов оптимальная температура, при которой интенсивность кавитации максимальна, составляет 40-50°С, однако нередко эти растворы подогревают и до большей температуры (80-100° С).

Виды и процентный состав компонентов моющей жидкости, ее рабочая температура определяются технологическим процессом в зависимости от характера загрязнений, материала очищаемого объекта и других факторов.

Для ультразвукового снятия заусенцев и облоя применяют абразивные суспензии - смесь мелкозернистых порошков (абразивов) в воде или глицерине. Абразивная суспензия используется многократно.

В качестве абразивных материалов применяют электрокорунд с добавкой окиси хрома (1-2%), карбид кремния или карбид бора; реже используют алмазные порошки. Зернистость их (размер зерен) обычно не превышает 40 мкм. Хорошие режущие свойства имеет карбид бора; он хорошо смачивается водой.

Заусенцы у стальных деталей снимают в водных растворах азотной кислоты с содержанием последней в воде 3-6%, а также серной и соляной кислот (от 25 до 50% каждой на 1 л воды).

Похожие материалы

www.metalcutting.ru

---

• 
  Стартер на уаз
• 
  Машиностроительное черчение
• 
  Машина татра
• 
  Короткий полуприцеп
• 
  Обслуживание рабочего места
• 
  Самосвальный кузов
• 
  Самоходный кран
• 
  Все виды транспорта
• 
  Виды тары
• 
  Вом мтз 80
• 
  Какие физические свойства металлов используются в технике