Список технологий

Акустический институт

Ультразвуковая очистка

Ультразвуковая очистка - способ очистки поверхности твердых тел, основанный на возбуждении в моющем растворе колебаний ультразвуковой частоты.

Научную основу для создания аппаратуры и разработки технологии ультразвуковой очистки заложили работы в области акустической кавитации, проводившиеся в "Акустическом институте имени академика Н.Н.Андреева" под руководством профессора Л.Д.Розенберга.

Ультразвуковая очистка позволяет заменить ручной труд, ускорив тем самым процесс очистки, получить высокую степень чистоты поверхности, практически исключить использование пожароопасных и токсичных растворителей.

Процесс ультразвуковой очистки обусловлен рядом явлений, возникающих в ультразвуковом поле высокой интенсивности: акустической кавитацией, акустическими течениями, радиационным давлением, звукокапиллярным эффектом.

Исследования показали, что в зависимости от вида загрязнения преобладающую роль в очистке играют различные процессы. Так, разрушение слабо взаимосвязанных загрязнений происходит, в основном, под действием пульсирующих (незахлопыващихся) кавитационных пузырьков. На краях пленки загрязнений пульсирующие пузырьки, совершая интенсивные колебания, преодолевают силы сцепления пленки с поверхностью, проникают под пленку, разрывают и отслаивают ее. Радиационное давление и звукокапиллярный эффект способствуют проникновению моющего раствора в микропоры, неровности и глухие каналы. Акустические течения осуществляют ускоренное удаление загрязнений с поверхности. Если же загрязнения прочно связаны с поверхностью, то для их разрушения и удаления с поверхности необходимо наличие захлопывающихся кавитационных пузырьков, создающих микроударное воздействие на поверхность.

Для осуществления необходимого режима ультразвуковой очистки необходим выбор оптимальных значений интенсивности ультразвука и частоты колебаний. С повышением частоты кавитационный пузырек не достигает конечной стадии захлопывания, что снижает микроударное действие кавитации. Чрезмерное понижение частоты приводит к увеличению уровня воздушного шума, и требует увеличения габаритов излучателя. Поэтому большинство промышленных установок работает в диапазоне 18-44 килогерц.

Повышение интенсивности ультразвука сверх определенного предела приводит к увеличению амплитудного значения давления, и кавитационный пузырек вырождается в пульсирующий. При малых значениях интенсивности слабо выражена кавитация и все вторичные эффекты, возникающие в жидкости при введении ультразвуковых колебаний и определяющие эффективность очистки. Рабочий интервал интенсивности составляет 0.5-10 Вт/см2.

Большую роль в процессе очистки играет правильно подобранный состав моющей жидкости. При этом необходимо учитывать свойства материала очищаемой детали и вид загрязнений. Моющая жидкость должна вступать в химическое взаимодействие только с поверхностными загрязнениями, но не с материалом очищаемого изделия. Существенное влияние на протекание и развитие в моющих растворах специфических явлений, возбуждаемых ультразвуком, оказывают физико-химические свойства жидкости. Повышение упругости пара внутри пузырька резко снижает интенсивность кавитации, поэтому, например, применение для ультразвуковой очистки водных растворов более эффективно, чем применение органических растворителей.

В настоящее время в качестве устройств ультразвуковой очистки нашли применение специальные ванны, разработанные и выпускаемые Акустическим институтом.

Как устроена ванна ультразвуковой очистки?

Устройство ванны ультразвуковой очистки

Ванна может быть практически любого объема, изготавливается, в основном, из нержавеющей стали. Могут быть использованы стандартные цельнотянутые и специальные - сварные корыта. Для обработки изделий в кислотных растворах ванна может быть покрыта специальным защитным покрытием, как правило, тефлоном. Электроакустические преобразователи преобразуют энергию электрических колебаний в акустическую. Для возбуждения акустических колебаний в ультразвуковой ванне используются, в основном магнитострикционные и пьезоэлектрические преобразователи.

Преобразователи могут иметь различное конструктивное исполнение.

Конструкция Ланжевена

Наиболее популярной является конструкция, предложенная Ланжевеном. Эта конструкция ультразвуковых преобразователей имеет наиболее высокие параметры по КПД, надежности и пр.

Расположение преобразователей - чаще всего преобразователи располагаются на дне ванны, это позволяет получить наиболее эргономичную конструкцию для ультразвуковых ванн, однако возможно их размещение и на боковых стенках.

Количество преобразователей, используемых в ультразвуковых ваннах, определяется требованиями равномерности интенсивности акустического поля, возбуждаемого в объеме жидкости.

Диапазон частот для устройств ультразвуковой очистки лежит в пределах от 20 до 80 кГц.

Ультразвуковой генератор - служит для возбуждения электроакустических преобразователей и поддерживает условия оптимальной передачи мощности в нагрузку. Это определяет особенности схемных решений ультразвуковых генераторов. Используются схемы с самовозбуждением и задающим генератором, а также различные виды обратной связи - по току, напряжению и фазовая автоподстройка частоты.

На основе рассмотренной технологии разработано ультразвуковое оборудование для очистки.


Контактная информация:
тел./факс: (499) 723-6810, факс: 126-8411, e-mail: ,
начальник центра технического маркетинга Фомин Василий Викторович.