Ультразвуковая чистка металлических изделий
Обновлено: 06.07.2024
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.
Ультразвуковая очистка. Теория и практика
Преимущества ультразвуковой мойки деталей
При ремонте двигателя автомобиля необходимо выполнить очистку отдельных его деталей от загрязнений. Речь про остатки масла, твердых частиц, иных загрязнений, которые могут ускорить износ, невозможность обеспечить нормальные условия эксплуатации. Непосредственно для удаления загрязнений на профессиональных СТО, где ремонт двигателя остается одной из важных услуг, используют метод мойки ультразвуком.
Принцип действия оборудования
Ультразвуковая ванна работает с использованием принципа кавитации, который предполагает конвертацию электроэнергии в акустические звуковые волны. Они хорошо распространяются в жидкости, формируют очень мелкие пузырьки, которые направляются по направлению распространения ультразвука и быстро лопаются. Последний процесс бьет по загрязнениям, отрывая их от стальной поверхности, что и обеспечивает общую очистку. Данный процесс идет очень интенсивно, а общее количество подобных микроскопических ударов составляет несколько десятков тысяч за секунду. Происходит это даже в глухих полостях, узких каналах и других труднодоступных местах. Для повышения эффективности ванны имеют возможность корректировки частоты ультразвука, которая обычно составляет 20-50 кГц. Низкая частота формирует повышенные по диаметру кавитационные полости, которые формируют мощные волны, что ускоряет удаление нагара на деталях, абразива с поверхности. Высокочастотный ультразвук обеспечивает бережную очистку форсунок и других деталей в случае, когда необходима большая проникающая способность.
Эффективность и преимущества ультразвуковой чистки
- защитные и консервирующие смазки;
- окалина и ржавчина;
- пыль, нагар, флюсы, абразив, частички металла;
- жиры, масла любых типов.
Преимущества чистки деталей с помощью ультразвука
- повышение качества очистки;
- универсальность за счет отсутствия возможности удаления любых загрязнений;
- универсальность, что позволяет очищать любые поверхности;
- отсутствие механического воздействия на поверхность;
- полная безопасность и экологичность.
- изделия со сложной формой (узкие проходы, глубокие пазы и каналы, полости);
- детали в виде труб;
- тонкие и хрупкие детали;
- сложные по составу загрязнения.
Ультразвуковые ванны серии SP EXTRA (9)
Оборудование повышенной производительности, позволяющему удалить практически любые загрязнения. Работают с ультразвуком частотой 25 кГц.
894 280 руб.
Ультразвуковые ванны серии SP LAB (7)
Линейка оборудования служит для очистки печатных плат, небольших серий негабаритных изделий, ювелирных украшений и других деталей.
84 060 руб.
Ультразвуковые ванны серии SP PRO (9)
Ванны для очистки деталей с помощью ультразвука представляют собой высокотехнологичное оборудование, служащее для работы с частотой в 25 кГц.
310 500 руб.
Читайте также: