127566, г. Москва, Высоковольтный пр-д, д. 1, cтр. 49 тел.: +7 (495) 988-50-58 e-mail: [email protected] web: www.stc-soltec.ru Для рассмотрения технологического процесса ультразвуковой очистки на промышленных предприятиях, для начала необходимо определить спектр возможных загрязнений, которые необходимо удалить с поверхности деталей. Так как под действием ультразвукового излучения распространяющегося в жидкой среде происходит процесс механического разрушения поверхностных пленок (загрязнений) с одновременным ускорением процесса химического взаимодействия моющей среды с загрязнением за счет акустических течений, образовавшихся в жидкости, то условно можно классифицировать загрязнения по общим признакам: способность разрушаться под действием кавитации; активность химического взаимодействия с моющей средой; степень адгезии с очищаемой поверхностью. Степень разрушения загрязнений под воздействием кавитации должна быть выше, чем степень разрушения обрабатываемого материала, иначе данная технология просто не применима. Скорость взаимодействия моющей среды с загрязнениями должна быть выше, чем скорость взаимодействия с обрабатываемым материалом. Степень адгезии загрязнений можно разделить на прочно и слабо связанные с поверхностью обрабатываемой детали. Поэтому для решения определенной задачи по очистке изделий, необходимо корректно определить совокупность признаков загрязнений, а уже на основании этих данных подбирать рациональные параметры технологического процесса, такие как параметры ультразвукового поля, моющей среды и методы воздействия на загрязнения. Ниже приведена общая таблица, классифицирующая основные загрязнения, встречающиеся на производственных предприятиях. Кавитационная стойкость Химическое взаимодействие с моющей средой Прочность связи с очищаемой поверхностью стойкие взаимодействуют слабая Шлифовальные, полировальные и притирочные пасты - - прочная Неорганические типы частиц и пыли - не взаимодействуют слабая нестойкие взаимодействуют прочная стойкие взаимодействуют - Загрязнения Масляные Продукты коррозии Окалина, окисные пленки 1 127566, г. Москва, Высоковольтный пр-д, д. 1, cтр. 49 тел.: +7 (495) 988-50-58 e-mail: [email protected] web: www.stc-soltec.ru Шлам после травления нестойкие не взаимодействуют слабая Лаковые пленки, краски стойкие взаимодействуют прочная Нагар, смолистые осадки - не взаимодействуют - После классификации загрязнений, необходимо определить факторы, влияющие на ультразвуковую очистку. Эффективность данной технологии определяется физическими и химическими свойствами среды и характеристиками ультразвукового поля. Основными физическими факторами, влияющими на ультразвуковую очистку, являются частота колебаний, звуковое давление, интенсивность ультразвукового поля, удаление от излучающей поверхности, статическое давление, физические свойства моющей жидкости - вязкость, плотность, поверхностное натяжение, давление парогазовой смеси. Диапазон частот, используемый в ультразвуковых установках для очистки, простирается от 16 кГц до сотен кГц. Известно, что основную роль в процессе ультразвуковой очистки играют кавитационные явления в рабочей среде. Увеличение частоты колебаний приводит к уменьшению размеров пузырьков за счет сокращения времени роста их, когда звуковое давление превышает внешние силы, удерживающие пузырьки в состоянии равновесия. При этом интенсивность ударных волн с повышением частоты падает. Решение уравнения движения кавитанционного пузырька для диапазона частот 20 - 500 кГц, проведенное в работе «Физика и техника мощного ультразвука. Физические основы ультразвуковой технологии.», выдающегося советского ученого, профессора и основателя отдела ультразвука в Акустическом институте, Лазаря Давидовича Розенберга, показало значительное снижение эрозионной активности с повышением частоты. Увеличение частоты приводит к повышению порога кавитации, так как уменьшается время действия растягивающих усилий, необходимое для роста кавитационного пузырька. Поэтому требуется большая интенсивность колебаний для образования и захлопывания пузырьков. Так, в насыщенной газом воде при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении для образования кавитации необходима интенсивность 0,3 Вт/см2 при частоте 20 кГц и 1,0 Вт/см2 при частоте 100 кГц. Повышение частоты до определенного предела имеет и положительные эффекты: более равномерное кавитационное поле во всем объеме ванны, уменьшение эффекта экранировки кавитационными пузырьками на границе излучатель - жидкость, возможность очистки деталей на значительном расстоянии от излучателя, большой силы акустические потоки, создающие интенсивное перемешивание раствора, увеличение эффекта растворения жидкотекучих загрязнений за счет поглощения ультразвуковой энергии. Уменьшение длины волны в жидкости на высоких частотах дает возможность более качественно производить очистку малых отверстий. В Ряде случаев низкие ультразвуковые частоты 16-22 кГц противопоказаны в связи с кавитационным разрушением поверхности деталей. Поэтому использование частоты более 44 кГц оптимально подходит для этапа ополаскивания. ПАВ, входящие в состав моющей среды, своей 2 127566, г. Москва, Высоковольтный пр-д, д. 1, cтр. 49 тел.: +7 (495) 988-50-58 e-mail: [email protected] web: www.stc-soltec.ru активностью замещают загрязнения на этапе очистки. Однако для того, чтобы избежать деструктивного химического воздействия на обрабатываемый материал, необходимо удалять оставшиеся ПАВ с поверхности изделий. Если сравнивать с технологией барботажа (создание пузырьково-воздушной смесь в объеме жидкости), то процесс ополаскивания с ультразвуком высокой частоты позволяет эффективнее обработать поверхность деталей. Также, за счет интенсификации физико-химических процессов под действием ультразвуковое излучения в жидкости, время, требуемое на ополаскивание, уменьшается, что обеспечивает большую производительность всего процесса производства, а также расходует меньше ресурсов (вода, моющее средство и электроэнергия). Подведя итоги рассмотрения технологии ультразвуковой очистки, можно заключить, что каждый тип загрязнений, требует своего подхода. Поэтому наличие двух частот в ультразвуковом модуле обработки является абсолютно маркетинговой уловкой. Ведь, при выборе промышленного оборудования, помимо стоимости закупки, важными факторами являются эффективность, надежность, вариативность и качество продукции. Поэтому изготавливая установки лучше других, ты просто не оставляешь выбор покупателю. Такими принципами руководствуются большинство немецких производителей, особенно те, чья история уже более 50 лет. Поэтому рассматривая установки Elma Schmidbauer GmbH, в частности линии ультразвуковой очистки X-tra line, для комплектации которых используются стандартные модули, получается, что процент брака изготовления серийных юнитов сведен к нулю, а оптимальное количество и разнообразие компонентов позволяет конфигурировать линии очистки, которые справляются с любыми задачами, от прецизионной очистки оптических элементов высокоточных лазерных систем перед вакуумным нанесением покрытий до финишной очистки титановых эндопротезов перед упаковкой. Исполнители: Специалисты ООО «НТК Солтек» официального эксклюзивного представителя Elma Schmidbauer GmbH на территории СНГ 3
