Аппарат ультразвуковой чистки металла

Обновлено: 05.07.2024

Статья посвящена очистке промышленных поверхностей с применением ультразвука и современных технических моющих средств. Объяснено, как ультразвук облегчает и убыстряет процесс очистки. Представлены технические моющие средства серии «ХимТехПРОМ», предназначенные для отмывки изделий в ультразвуковых ваннах.

Компания «Профессиональное оборудование и технологии», г. Москва

Современный мир невозможно представить без универсальных и эффективных способов очистки промышленных поверхностей. К одним из самых замечательных современных научных открытий в области моющих средств, несомненно, можно отнести так называемые ТМС – технические моющие средства. Это многокомпонентные химические смеси, которые способны выполнять сложные процессы очистки поверхностей. Моющие средства данного ти­па, как правило, состоят из таких ингредиентов, как эмульсионные и обезжиривающие вещества, стабилизирующие и дезодорирующие вещества, антикоррозийные средства, растворители, поверхностно-активные вещества (ПАВ) и ряд других.

Назначение технических моющих средств напрямую зависит от их состава. Наиболее востребованы моющие средства на щелочной, органической, кислотной основе, а также с нейтральным pH.

Как очистить поверхность с помощью ТМС

Очистка, то есть обеспечение необходимого уровня чистоты поверхности путем удаления с нее загрязнений, может производиться несколькими способами: физическим, механическим, химическим, химико-термическим, физико-химическим. Самое главное при подготовке к отмывке – это правильно оценить степень загрязнения, подобрать подходящие моющие средства и определить способ очистки. Обычно загрязненную поверхность начинают очищать с помощью механической обработки. Кстати, данный способ отлично подходит в тех случаях, когда нужно удалить продукты окалины или коррозии, оксидные пленки и т. д.

Механическая обработка включает в се­бя несколько видов очистки:
- ручная позволяет удалить жир, окалину, коррозию, ГСМ в труднодоступных местах, когда применение других способов очистки затруднено. Осуществляется быстро вращающимися проволочными щетками;
- дробеструйная осуществляется путем подачи дроби под давлением (при скорости не меньше 80 м/с);
- гидроабразивная применяется для очистки черных металлов. Обычно выполняется с помощью суспензии песка;
- пневматическая подходит для удаления нагара. Осуществляется путем обезжиривания поверхности щелочным раствором с последующей обработкой в пневматическом аппарате и промыванием в растворителе;
- газопламенная подходит для удаления окалины, толстого слоя ржавчины, органики, остатков краски. Для нее применяются горелки разных типов;
- электрохимическая выполняется с помощью воздействия электрического по­ля на загрязненную поверхность в среде моющего средства;
- ультразвуковая осуществляется с помощью ультразвуковых волн, направленных на жидкую среду.

Остановимся подробней на последнем варианте, а именно ультразвуковой отмывке.

Ультразвук – это звуковые волны, имеющие частоту вы­ше, чем у волн, воспринимаемых человеческим ухом, обычно под ультразвуком понимают звуковые колебания с частотой вы­ше 20 кГц. По физической природе ультразвук представляет собой упругие волны, и в этом он не отличается от звука, поэтому частотная граница между звуковыми и УЗ-волнами условна.

Главное, что нам надо понять, что ультразвуковые колебания перемещаются в ви­де волны, а значит, к ним, по су­ти де­ла, применимы все те законы, которые мы знаем из курса оптики. Но в отличие от световых волн ультразвук распространяется в упругой среде (это в первую очередь жидкости и твердые те­ла). В вакууме ультразвук не распространяется, так как передача ультразвука – это смещение частиц вещества под воздействием УЗ-излучения, и поскольку в вакууме вещества нет, а в газах его очень ма­ло, то условно считаем, что там ультразвук не распространяется. Колебания, вызываемые источником ультразвука, вызывают смещение среды в направлении, перпендикулярном движению волны (рис. 1).

Рис. 1. Смещение среды вследствие колебаний, вызываемых источником ультразвука

Под действием ультразвука частички жидкости двигаются вправо‑влево, образуя разрывы, в которых пустота (вакуум), а также пары жидкости, и области, где этот разрыв схлопывается с достаточно большой силой. То есть по хо­ду движения волны в первой фа­зе (фа­зе разрыва) жидкость расходится, а во второй фа­зе (при схлопывании) возникает локальное повышение давления и температуры. Такое явление называется кавитация. Кавитационные пузырьки возникают преимущественно в граничных поверхностях между жидкостью и очищаемыми изделиями, так как дефекты поверхности и загрязнения в растворе способствуют разрыву жидкости. То очищающее действие, которое оказывает ультразвук, осуществляется по большей части за счет этого явления, которое является механическим воздействием на очищаемое изделие.

Механизмы очистки и отмывки

Большинство загрязнений можно удалить с поверхности двумя способами: ли­бо растворить, если это растворимые солевые отложения, либо счистить, если это нерастворимые солевые отложения или жировая пленка с нерастворимыми частицами (часто применяется и тот, и другой способ). Ультразвук помогает в обоих случаях: он ускоряет как растворение, так и отделение нерастворимых частиц от поверхности. В процессе ополаскивания ультразвук то­же можно использовать, поскольку он быстро удаляет остатки химических моющих средств.

Каким образом ультразвук ускоряет процесс очистки? При обработке поверхности растворителем он (растворитель) должен войти в контакт с загрязняющей пленкой, чтобы разрушить ее (рис. 2б). Однако во время этого процесса загрязняется сам растворитель, и насыщенный загрязнениями слой, образовавшийся между чистым растворителем и загрязняющей пленкой, останавливает химический процесс, поскольку свежий раствор не поступает к поверхности отложений (рис. 2в). Ультразвук разрушает загрязненный слой растворителя и обеспечивает доставку свежего раствора к очищаемой поверхности. Эта технология особенно эффективна при очистке поверхностей со сложным рельефом, например печатных плат или электронных модулей.

Рис. 2. Схема очищения загрязненных поверхностей с помощью ультразвука

Некоторые загрязнения представляют собой слой нерастворимых частиц, прочно сцепленный с поверхностью силами ионной связи и адгезии. Эти частицы достаточно только отделить от поверхности, чтобы разорвать силы притяжения и удалить. Кавитация и акустические течения срывают с поверхности загрязнения вроде пылевых частиц, смывают и удаляют их.

Как правило, загрязнения многокомпонентны, то есть содержат разнообразные включения, как растворимые, так и нерастворимые. Эффект ультразвука в том и состоит, что он эмульгирует любые компоненты, то есть переводит их в моющую среду, удаляя с очищаемой поверхности.

Обеспечение максимального эффекта очистки

Однако, говоря о преимуществах ультразвука, нельзя забывать о ро­ли моющей среды, так как это – важный компонент технологического процесса. Удачный выбор моющего средства – залог успешной очистки.

В первую очередь выбранный состав должен быть совместим с материалами очищаемых поверхностей. Больше всего для этого подходят водные растворы технических моющих средств. Как правило, это поверхностно-активные вещества (ПАВ) с набором солей и смягчителей к ним.

Кроме того, необходимо выполнить дегазацию моющего раствора, этот процесс чрезвычайно важен для достижения удовлетворительных результатов. Дегазации подвергаются свежие растворы или растворы, которые накануне были охлаждены. Для этого жидкость нагревают и облучают ванну ультразвуком. Обычно на дегазацию требуется время от нескольких минут (для небольших ванн) до ча­са или больше (если резервуар крупный). Хотя ненагретый резервуар может дегазироваться и несколько часов. Признаком закончившейся дегазации является отсутствие видимых пузырьков га­за, перемещающихся к поверхности жидкости, и их видимой пульсации.

Удачным решением для отмывки можно считать технические моющие средства серии «ХимТехПРОМ».

Жидкости «ХимТехПРОМ» предназначены для отмывки изделий в стандартных ультразвуковых ваннах или промышленных ультразвуковых ваннах с погружными ультразвуковыми излучателями и другим УЗ-оборудованием от жиромасляных и эксплуатационных загрязнений, полировальных и притирочных паст, смолистых отложений и нагаров перед сборкой, окраской, нанесением гальванопокрытий, от всех известных видов флюса и многих других загрязнений (рис. 3).

Рис. 3. Детали до и после отмывки в ультразвуковой ванне с применением технического моющего средства «ХимТехПРОМ»

Техническое моющее средство «ХимТехПРОМ» подразделяется на 4 марки:
- «ХимТехПРОМ‑01» для отмывки печатных плат и компонентов в ультразвуковой ванне;
- «ХимТехПРОМ‑07» для отмывки фильтров и насосов в ультразвуковой ванне;
- «ХимТехПРОМ‑18» для отмывки автомобильных деталей, форсунок, карбюраторов, двигателей в ультразвуковой ванне;
- «ХимТехПРОМ‑21» для отмывки промышленных комплектующих в ультразвуковой ванне.

Основные свойства моющего средства «ХимТехПРОМ‑01»:
- обладает высокой моющей способностью;
- обеспечивает защиту обработанной поверхности от коррозии;
- эффективно очищает и обезжиривает металлические поверхности с различной степенью загрязненности, хорошо удаляет загрязнения комплексного характера, в том числе сажисто-углеродистые;
- подходит для обработки черных и цветных металлов, в том числе алюминия;
- при высыхании раствора на обработанной поверхности не образуется солевого налета;
- стабильно при хранении, является негорючей, взрывопожаробезопасной жидкостью. Нетоксично, биоразлагаемо.

Технологические режимы:
- концентрация рабочего раствора 90–110 г/л;
- температура рабочего раствора 50–70 °C;
- отработанный раствор, предварительно разбавленный водой (1:10), сливается в канализацию.

Ультразвуковая ванна для мойки деталей

Всегда все копошения с автомобилями связаны с расходами. Порой бывает делаешь что-то, а в голову закрадывается мысль, что то, что ты сейчас делаешь, хомо сапиенсы с более высокой степенью организации труда давно не считают проблемой.

Так и есть. Если Вам приходилось изучать виды специнструмента, то Вы наверняка знаете, что для многих процедур есть вещи с умным названием SST, которые позволяют выполнять работу быстрее и эффективнее. А есть не SST, а просто универсальные вещи, покупать которые не всегда целесообразно.

Ультразвуковая ванна как раз из этой категории. Даже китайские поделки страшно дороги. Всегда глядя на их цены, я думал "Да я и руками отмою!".

Отмою, спору нет. Пусть не быстро, но отмою. Нет, есть нюансы. Есть такие места на многих деталях, куда невозможно добраться ни тряпкой, ни губкой, ни щеткой. А если и можно добраться, но отчистить хорошо не выйдет.

В принципе, можно пережить. Но, когда на мойку деталей убиваешь тьму времени начинает казаться, что применить плоды прогресса не так уж и безрассудно. В частности, задумался я об этом после чистки впуска на Mazda RX-8.

Вот на этом этапе я и решил, что с меня хватит и приобрел ультразвуковую ванну на 18 литров. Дорого, да.

Но, давайте разберемся… Нет, давайте просто по порядку.

Купил я ванну от предприятия ПСБ-Галс модификации ПСБ-18035-05, а если проще, то ванну полезным объемом в 18 литров, с размерами емкости (ДШГ) 300x320x200 мм и рабочей частотой 35 кГц.

Но давайте к практике. Итак, после заказа мне сообщили, что заказ отдали в производство. Я в этом слышу два варианта:
1) мы сделали заказ на ванну в Китай.
2) мы начали изготавливать вам ванную

В принципе, для меня, как для потребителя оба этих способа абсолютно уместны, меня интересует результат.

И вот, спустя месяц мне высылают ванну.

На коробке дата изготовления и серийный номер. Все ппц как серьезно.

Немного превращусь в анпакинг-блоггера. Упаковано все достойно. Даже крышка в отдельном пакете.

На пакете куча надписей на забугорных диалектах.

Под крышкой в пакете нас ожидает, собственно, ванна, решетка для подлежащих очистке деталей и инструкция

Сама ванна тоже замотана в пленку и на ней также есть бирка с датой производства и серийным номером

Исполнение ванны простое и функциональное. Есть панель управления, на которой мы выставляем температуру жидкости в ванне (ванна оснащена нагревательными элементами) и время работы, а также есть кран для слива отработанного моющего раствора.

Панель управления интуитивно понятна без инструкции

И на сайте и в инструкции указано, что заливать горючие растворы в ванну запрещено. Наклейка на корпусе еще раз напоминает об этом.

Не мудрствуя лукаво, вместе с ванной я приобрел и концентрированный раствор для мойки деталей "Галс-Универсал". В ассортименте Галс есть и специализированные растворы, но я для начала предпочел универсальный вариант.

При доставке, к сожалению не обошлось и без ложки дегтя, корпус незначительно замят, но это не критично.

Что ж, пора начать испытания. Наполняю ванну. На фото ванна с 16 литрами воды

Наливаю еще литр моющего средства Галс-универсал и добавляя еще литр воды

Вот до этой отметки 18 литров, объем, заявленный производителем, соответствует фактическому.

Начнем мойку. Вот перед нами поворотный кулак от Mazda RX-8. Не знаю, передает ли фото, но он дико грязный.

Деталь отлично помещается на входящей в комплект решетке.

Как видите, деталь помещается в ванне полностью.

Запускам аппарат. Звук работающей УЗ-ванны поистине отвратительный. Терпимо, но я при ее работе предпочитаю ходить в наушниках. Видео этого не передает, но хотя бы частично Вы можете его понять.

Залитая вода имеет температуру в 40 градусов (и будет нагреваться), мыть будем 10 минут.

Буквально через минуту моющий раствор приобретает такой цвет.

Ополаскиваем ее под проточной водой. Для лучшего результата можно протирать ее под струей тряпкой или губкой.

Результат почти идеальный. Сколько бы я тер поворотный кулак руками до этого результата я не знаю. Минут 15-20 точно.

Ржавчину, разумеется, ванна не отмывает — по крайней мере этим раствором, но результатом я крайне доволен, мягко говоря.

Для наглядности грязная и отмытая детали рядом.

Понятно, что с деталью еще надо поработать, но это задача не УЗ-ванны. Но в целом состояние до и после мойки — это небо и земля. Я пробовал чистить и другие детали, просто не делал фото — отмывается просто великолепно.

приобрел нержавеющую емкость и чистил в ультразвуке ржавые детали в ортофосе — результат в разы лучше чем просто при обработке кислотой. Отдельная емкость нужна, поскольку заливать в ванну кислоту нельзя, но это небольшое неудобство.

После первого запуска на корпусе на сварных точках появились такие следы и больше не прогрессируют.

После слива моющего раствора на поверхности ванны появились пятна, которые не отмываются.

Но после нескольких использований пятна не прогрессируют, видимо, особенность.

В целом, надо сделать какой-то вывод. Вывод простой: руками Вы сможете отмыть также (если не учитывать скрытые полости деталей, куда Вы не сможете добраться). Но, ванна экономит время: она делает быстрее то, что Вы можете сделать руками, а освободившееся время Вы сможете потратить на решение других задач. Не говоря о том, что она моет там, куда Вы не доберетесь. Вещь, как мне кажется нужная, если Вам не жаль на нее денег. А для автосервисов, опять же, как мне кажется, вещь просто необходимая, о покупке речь даже не должна стоять. Просто надо и все.

Я очень доволен, с Mazda дел у меня немного, деталей немного, но при "переборке" Ford Explorer, похоже, она будет просто работать без перерыва, именно по этой причине я и решился на столь значительную трату.

Вот Вам еще "лапы" двигателя и пыльники тормозов после мойки. До мойки они также были очень грязными. Еще есть что почистить руками и абразивом, но результат потрясающий.

Фото "до" не делал, но просто поверьте на слово, детали по состоянию просто "небо и земля".
Можете считать рекламой, но я просто поделился личным опытом.

Ультразвуковые ванны

В тех случаях, когда при очистке какого-либо изделия механическое воздействие нежелательно, или имеются труднодоступные места, которые невозможно очистить механически, применяется ультразвуковая ванна. Суть процесса заключается в следующем – при прохождении звуковых волн высокой частоты через жидкую среду, в ней образуются и сразу схлопываются микропузырьки, создавая ударную нагрузку. Это явление называется кавитацией. Активное появление пузырьков на границе раздела двух сред – твердой (очищаемая деталь) и жидкой (рабочая среда), используется для очищения поверхности изделий. Однако следует учитывать тот момент, что неправильно организованный процесс кавитации может быть неэффективным или даже привести к разрушению детали.

Для выбора режима ультразвуковой очистки должны быть учтены следующие факторы:

• кавитационная стойкость загрязнений – под этим понятием подразумевается способность загрязнений (жировые отложения, ЛКП, окислы, окалина и т.п.) противостоять микроударному воздействию;
• прочность связи загрязнений с очищаемой поверхностью – примерами могут служить адгезия слоев покрытий, солевые отложения, пленки окислов после термической обработки и прочее;
• степень химического воздействия загрязнений с моющей жидкостью – растворение масляной пленки, омыление жиров, эмульгирование поверхностных загрязнений.

Другим ключевым моментом выбора режима ультразвуковой очистки является подбор моющей жидкости с необходимыми характеристиками для данного вида работ. Не рекомендуется использовать жидкость, которая активнее взаимодействует с материалом изделия, чем с загрязнениями. А также применять ультразвуковые ванны в случаях, когда материал детали менее кавитационно стоек, чем загрязнения. В противном случае, разрушаться в первую очередь будет очищаемое изделие.

Выбор ультразвуковой ванны и условий очистки

Упругость пара

Интенсивность кавитации зависит от упругости пара в образующихся пузырьках. Например, в органических растворителях упругость пара больше, чем в водных растворах. Поэтому для ультразвуковой очистки целесообразно использовать воду. Но бывают случаи, когда нужна «мягкая» очистка. Например, в электронике для очистки радиодеталей, чтобы не повредить миниатюрные соединения.

Вязкость омывающей жидкости

При малой интенсивности ультразвукового воздействия вязкая жидкость снижает очищающий эффект, так как увеличиваются потери звуковой энергии. Но при мощном ультразвуковом поле вязкость жидкости оказывает влияние на кавитацию аналогично повышенному давлению. Она не дает увеличиться пузырьку после образования, и сокращает время до схлопывания. За счет этого увеличивается мощность микроударов.

Поверхностное натяжение

Под воздействием сил поверхностного натяжения увеличивается скорость схлопывания пузырька. С одной стороны, это увеличивает мощность кавитации, а с другой – увеличение сил поверхностного натяжения ведет к росту порога кавитации, и уменьшает количество образовывающихся пузырьков. Кроме того, ухудшается процесс смачивания. Особенно негативно это сказывается при очистке изделий с микропорами и внутренними полостями. Чтобы снизить поверхностное натяжение, в раствор добавляют поверхностно-активные вещества. Увеличивается смачиваемость и улучшается растворение масляных пленок.

Состав растворителя

Основные требования, предъявляемые к растворам ультразвуковой очистки:

• дешевизна;
• хорошая растворимость;
• нетоксичность;
• взрыво- и пожаробезопасность;
• возможность регенерации;
• температурный режим.

Оптимальным температурным диапазоном для водных растворов омывающих жидкостей считается +40-50 °C. Если температура будет ниже, то снижается активность раствора, а если выше, то увеличивается упругость пара. Что ведет к ослаблению кавитации. Для органических растворителей, чтобы снизить упругость пара в пузырьках, применяют охлаждение до +15-20 °C.

Характер ультразвукового воздействия

Обычно частота ультразвукового воздействия при очистке, находится в пределах от 18 до 44 кГц. Повышение частоты колебаний приводит к неполному схлопыванию пузырька, что существенно снижает кавитационное воздействие, увеличиваются потери звуковой энергии. Понижение частоты вызывает увеличение шума.

Увеличение интенсивности ультразвука может привести к превращению схлопывающегося пузырька в пульсирующий. При малой интенсивности снижается мощность кавитации и эффективность всех сопровождающих процессов.

Ультразвуковые отмывочные ванны

быстрый просмотр

Ультразвуковые отмывочные ванны предназначены для ультразвуковой очистки твердых тел от загрязнения с помощью специальных моющих средств, заполняемых в резервуар ванны до уровня, совместимого с габаритами погружаемых изделий. Метод отмывки изделий основан на прохождении ультразвуковых волн в полном объеме заполненного жидкостью резервуара ванны, что беспрепятственно обеспечивает прохождение мелких пузырьков, выделяемых растворами, в труднодоступные места, подвергающихся чистки предметов.

Двигателем микроскопических пузырьков является ультразвуковой генератор. Как происходит очистка предмета от загрязнений. При соприкосновении пузырьков с поверхностью очищаемого предмета они лопаются с силой, достаточной удалить самые сложные загрязнения в местах, недоступных с использованием ручной механической чистки. Материалом для изготовления ванн служит качественная нержавеющая сталь, что позволяет использовать в качестве отмывочной жидкости различные высококонцентрированные растворы.

Ультразвуковые ванны, представленные известными производителями, обладают уникальными способностями производить очистку различных электронных компонентов, инструментов, печатных плат ремонтируемой портативной электроники, украшений из драгоценных металлов и прочих изделий. Ультразвуковые ванны широко применимы, как в домашних условиях, так и в ремонтных мастерских.

Посмотреть и купить товар вы можете в наших магазинах в городах: Москва, Санкт-Петербург, Архангельск, Астрахань, Барнаул, Белгород, Брянск, Владимир, Волгоград, Вологда, Воронеж, Екатеринбург, Иваново, Ижевск, Казань, Калуга, Кемерово, Киров, Кострома, Краснодар, Красноярск, Курган, Курск, Липецк, Набережные Челны, Нижний Новгород, Новосибирск, Омск, Орёл, Пенза, Пермь, Псков, Ростов-на-Дону, Рязань, Самара, Саранск, Саратов, Смоленск, Ставрополь, Тверь, Томск, Тула, Тюмень, Ульяновск, Уфа, Чебоксары, Челябинск, Ярославль.
Доставка в пункты выдачи заказов Pickpoint, OZON, DPD, CDEK, «Связной», а также Почтой России в Тольятти, Иркутск, Хабаровск, Владивосток, Махачкала, Оренбург, Новокузнецк, Чебоксары, Калининград, Улан-Удэ, Сочи, Брянск, Сургут, Нижний Тагил, Чита, Владикавказ, Грозный, Мурманск, Тамбов, Петрозаводск, Нижневартовск, Новороссийск, Йошкар-Ола и еще в более чем 1000 городов и населенных пунктов по всей России.

Товары из группы «Ультразвуковые отмывочные ванны» вы можете купить оптом и в розницу.

Оборудование для ультразвуковой очистки поверхности металлов

В статье сделан обзор последних моделей современного оборудования для ультразвуковой очистки, разработанное ООО «Александра-Плюс». Особое внимание уделено технологическим установкам проходного типа, применяемых для подготовки поверхности проката и проволоки перед нанесением покрытия. Приведены технические характеристики оборудования и указаны конкретные примеры использования на металлургических и метизных предприятиях. Ил. 3. Табл. 3. Библиогр.: 7 назв.

ультразвуковая очистка, ультразвуковые технологии, ультразвуковое оборудование, подготовка поверхности, ультразвуковая обработка жидкости

В связи с тем, что промышленность ставит задачи по защите изделий от воздействий окружающей среды, а также в связи с повышением требований к внешнему виду, на предприятиях по производству металлопродукции увеличивается доля продукции с нанесенными защитными покрытиями. Качественное нанесение защитного покрытия (медного, цинкового и др.) на металлическую поверхность возможно при определенной ее подготовке, которая заключается в очистке поверхности от остатков консервационной, волочильной или других видов смазки, смазочно-охлаждающих жидкостей, солевых налетов, механических загрязнений, продуктов коррозии металла.

Очистка — это совокупность ряда сложных физических и химических процессов. Чаще всего очистка поверхности проводится в моющих средах. Моющие среды должны обладать высокой химической активностью, эффективно разрыхлять, разрушать или растворять пленки загрязнений, которые представляют собой нежелательное вещество на поверхности очищаемого объекта. В то же время жидкость должна обладать антикоррозионными свойствами, так как подготовленные к нанесению покрытий изделия хранятся в течение некоторого времени в условиях, далеких от идеальных. Для повышения качества промывки необходимо «возбуждать» жидкость для очистки. Подобные «возбуждающие» явления возникают в жидкости при воздействии на нее ультразвуковых колебаний.

При ультразвуковой обработке способ удаления загрязнений основан на использовании явлений, возникающих в жидких средах при возбуждении в них интенсивных упругих колебаний высокой частоты. Особенно важно такое явление как кавитация — захлопывание газовых пузырьков, образующихся при сжатии и расширении жидкости. Причиной исключительной эффективности кавитации является то, что захлопывание пузырьков начинается у очищаемой поверхности. Кавитация сопровождается возникновением очень высоких мгновенных гидростатических давлений, которые отрывах прилипшие к поверхности металла частицы загрязнений.

Источниками ультразвуковых колебаний в настоящее время в основном являются пьезоэлектрические преобразователи, изготавливаемые из пьезокерамики на основе цирконата-титаната свинца При воздействии знакопеременного напряжения на пьезокерамическую пластину она начинает совершать колебания, особенно интенсивные на определенной резонансной частоте. Передача ультразвуковых колебаний в раствор осуществляется излучателями, которые имеют определенные размеры и форму для создания необходимых условий возникновения кавитации и, как следствие, улучшения качества очистки.

Из практики известно, что наиболее эффективными для очистки поверхностей являются ультразвуковые колебания частотой 18÷25 кГц. Этот диапазон частот обеспечивает нужную кавитацию при наибольшей удельной мощности, экономичен и находится за пределами слышимости человеческого yха.

ООО «Александра-Плюс» является разработчиком и изготовителем ультразвуковых излучателей на основе пьезокерамических преобразователей с собственной резонансной частотой 22±1 кГц. Форма излучателя и его размеры определяются расчетом. Потребляемая мощность одного излучателя не более 100 Вт, что вместе с высоким коэффициентом полезного действия (90÷95 %) ультразвукового генератора собранного на электронных микросхемах, позволяют достичь удельной акустической мощности 2,0÷2,5 Вт/см². Такой величины мощности достаточно для наступления в растворе интенсивных кавитационных явлений. Увеличение мощности при той же частоте в основном не приводит к изменению параметров очистки.

Для более полной передачи ультразвуковых колебаний в моющий раствор ультразвуковые излучатели изготовлены из нержавеющей стали и вынесены непосредственно в рабочий объем жидкости для того, чтобы в рабочей зоне не было т.н. «мертвых зон», расстояние между излучателями выбрано, исходя из длины волны ультразвуковых колебаний жидкости. Также установлено, что для качественной очистки поверхности в каждый литр моющей жидкости следует вводить не менее 10 Вт ультразвуковой энергии. Вышеперечисленные факторы делают оборудование, производимое ООО «Александра-Плюс», одним из самых эффективных в плане очистки поверхности среди подобного производимо оборудования как в России, так и за рубежом.

Одной из основных задач в производстве изделий с покрытием (цинковым, медным и др.) является предварительная подготовка поверхности, т.е. удаление механических и жировых загрязнений. В противном случае возможно появление дефектов покрытий (отслаивание, шероховатость и др.).

На ОАО «НЛМК» специалистами ООО «Александра-Плюс» введена в эксплуатацию установка ультразвуковой очистки (рис. 1), встроенная в агрегат непрерывного обезжиривания на линии горячего цинкования холоднокатаной полосы. Технологический процесс с использованием ультразвуковой очистки позволил снизить остаточное содержание механических и жировых загрязнений до 98 % от исходного уровня (с 500÷1000 мг/м² до 10÷15 мг/м²). Одновременно с уменьшением остаточной загрязненности уменьшилось количество остановок линии на чистку печных роликов в 1,5÷1,7 раза. Дефектов по нанесению цинкового покрытия со времени введения установок ультразвуковой очистки не обнаруживается.

До внедрения ультразвуковых установок для очистки поверхности при повышенном (свыше 1000 мг/м²) содержании на стальной полосе загрязнений в узле химической очистки происходило недостаточное снижение остаточных загрязнений, что приводило к отсортировке оцинкованного листа по дефектам. Применение ультразвуковой очистки позволило уменьшить остаточные загрязнения на поверхности металла до 10÷15 мг/м², а на отдельных партиях металла остаточных загрязнений применяемыми методами контроля не обнаружено.

Данный процесс очистки возможно распространить и на нанесение покрытий различного вида на крепежные изделия, проволоку и др. на стадии подготовки поверхности в сочетании с химическим методом очистки.

Ультразвуковую очистку крепежных изделий можно проводить с использованием одной из серийных разработок ООО «Александра-Плюс». Это «Рабочее место ультразвуковой очистки деталей модели УЗВ-4-Н-Т» (рис.2); защищено патентом на промышленный образец в 2004 г. Эта ультразвуковая установка предназначена для очистки и обезжиривания мелких деталей, таких как крепежные изделия, распылители, форсунки, подшипники и т. п. Более 10 подобных установок эксплуатируются в локомотивных депо Северной железной дороги от Печоры до Иваново, а также на судоремонтных предприятиях (ООО «Дело», г. Мурманск).

Для очистки более крупных деталей предназначено «Рабочее место ультразвуковой очистки деталей модели УЗВ-7-Н-Т» (ТУ 3444-005-52036912-2005) с объемом рабочего пространства около 50 литров. Также разработано «Рабочее место ультразвуковой очистки деталей модели УЗВ-12-Н-Т» для крупногабаритных деталей.

Разработана установка очистки сварочной проволоки проходного типа (однонитьевая) от консервационной смазки. Подобные установки введены в эксплуатацию на ЗАО «Завод сварочных материалов», г. Березовский, ОАО «Уралхиммаш», г. Екатеринбург, ОАО «Элком», г. Комсомольск-на-Амуре и др.

На ЗАО «Сычевский электродный завод» введена в эксплуатацию подобная установка ультразвуковой очистки проволоки для производства электродов. Оборудование встроено в волочильный стан перед последней операцией волочения для очистки проволоки от металлической пыли, мыльной обмазки, графита перед нанесением обмазки. Скорость перемещения проволоки — до 200 м/мин. Для промывки используются щелочные моющие средства с добавками поверхностно-активных веществ (ПАВ) и ингибиторов коррозии.

Ультразвуковые установки разрабатываются с учетом оптимальных параметров ультразвуковых генераторов и излучателей в комплексе с подбором необходимого моющего раствора. В качестве моющих растворов используются самые современные разработки предприятий химической промышленности (Белгород, Буй, Москва, Санкт-Петербург) и научных организаций (ИФХРАН). Габаритные размеры выбираются таким образом, чтобы была возможность встраивания установки в действующий технологический процесс и зависят только от количества используемых ультразвуковых излучателей. Установки мобильные, т.е. имеется возможность перестановки их в другие необходимые технологические линии.

В апреле и сентябре 2004 г. сданы в эксплуатацию две многонитьевые (125 ниток) установки очистки проволоки (рис. 3) для российско-германского предприятия «Беа-РУС» (Московская область). Предприятие производит крепеж для мебельной промышленности. Внедрение ультразвуковой очистки позволило уменьшить расход клея и повысить качество изделий.

Для специальных процессов, когда требуется особо чистая проволока, например, при сварке титановой или молибденовой проволокой, обществом разработана «Установка промывки сварочной проволоки», состоящая из ванны ультразвуковой промывки, ванны ультразвукового ополаскивания, устройства протяжки проволоки и шкафа управления. Удаление масляно-графитовой смазки исключает пористость сварных соединений.

В ближайшее время планируется запустить установку ультразвуковой очистки проволоки на ОАО «Запорожский сталепрокатный завод», которая встраивается в действующую линию цинкования. В состав установки входят ванна ультразвуковая, бак подготовки раствора, ванна горячей промывки, ванна холодной проточной промывки и шкаф управления. В перспективе планируются работы по промышленному внедрению меднения стальной проволоки с использованием ультразвука. Работы, проведенные в лабораторных условиях показали, что с применением ультразвука улучшается качество покрытия, увеличивается толщина покрытия, уменьшается размер зерен покрытия, возрастает его адгезия и плотность.

Вместе с подготовкой поверхности к нанесению покрытий в производстве часто возникает задача приготовления различных растворов из трудносмешивающихся компонентов. В этом случае ультразвуковая обработка позволяет получить стабильные эмульсии, которые не расслаиваются в течение необходимого времени (от нескольких минут до нескольких месяцев). При помощи ультразвуковой обработки в лабораторных условиях получена практически не расслаиваемая эмульсия олеиновой кислоты в воде; эмульсия керосина, применяемая во флотационных процессах и т. п.

Использование в качестве моющих растворов водо-растворимых соединений в сочетании с ультразвуковой обработкой позволяет получить хорошее качество поверхности и исключить токсичные и легковоспламеняющиеся растворители (бензин, дизельное топливо, фреоны), что немаловажно для экологической чистоты производства. Выводы

При подготовке поверхности металла к последующим технологическим операциям необходимо применять комплексный подход, основанный на выборе свойств моющего раствора и применении ультразвукового возбуждения.

Предварительное изучение действующей технологии очистки позволяет более рационально использовать современные моющие средства в сочетании с ультразвуковым воздействием не только на моющий раствор, но и очищаемый объект.

При проектировании оборудования предпочтение следует отдавать ультразвуковым установкам проходного типа, которые легко встраиваются в действующее технологическое оборудование металлургических и метизных заводов. Применение такого оборудования при малых капитальных затратах позволяет существенно повысить производительность процесса при одновременном повышении качества выпускаемой продукции.

Читайте также:

  
• Лак с высокой адгезией к металлу
  
• Учет драгоценных металлов в 1с erp
  
• Ленточный шлифовальный станок для металла
  
• Как вырезать отверстие в металле электролобзиком
  
• Химические свойства щелочных металлов 9 класс