Кіріспе
Ультрадыбысты тазалау әдісі Ультрадыбысты тазалау - тазалау әсері бар сұйықтықты қозғау үшін ультрадыбысты (әдетте 20-40 кГц) пайдаланатын процесс. Ультрадыбыстық тазалағыш құрылғылар әр түрлі мөлшерде болады, ішкі көлемі 1 литрден аз үстел құрылғыларынан бастап, көлемі 1000 литрге (260 АҚШ галлоны) жақын үлкен өндірістік құрылғыларға дейін. Ультрадыбыстық тазалау машинасының принципі - ультрадыбыстық жиілік көзінің дыбыс энергиясын трансформатор арқылы механикалық тербеліске айналдыру. Ультрадыбыстық толқыннан пайда болған тербеліс тазалау сұйықтығына тазалау резервуар қабырғасы арқылы беріледі, осылайша резервуардағы сұйықтықтағы микробуланы дыбыс толқынының әсерінен тербеліп, объектінің бетіндегі кірлі адсорбцияны жою және бөлу мүмкін. Тазаланатын заттың түріне қарай, бұл процесс өте тез жүреді, лас затты бірнеше минут ішінде толықтай тазалайды. Басқа жағдайларда тазалау баяу болуы мүмкін және 30 минуттан асады. Ультрадыбыстық тазалағыш заттардың көптеген түрлерін тазалауға қолданылады, оның ішінде өнеркәсіптік бөлшектер, зергерлік бұйымдар, ғылыми үлгілер, линзалар және басқа да оптикалық бөлшектер, сағаттар, стоматологиялық және хирургиялық аспаптар, құралдар, монеталар, фонтан қаламдары, гольф ұрықтары, балық аулау барабандары, терезе жалюзилері, атыс қаруының бөлшектері, автомобильге отын салатын инжекторлар, музыкалық аспаптар, граммофондық пластинкалар, өнеркәсіптік машинамен өңделген бөлшектер және электрондық жабдықтар, оптикалық линзалар және т.б. Олар зергерлік бұйымдар жасайтын цехтарда, сағаттар жасаушыларда, электрониканы жөндеуші цехтарда және ғылыми зертханаларда қолданылады.
Ultrasonic cleaning is a process that uses ultrasound (usually from 20 to 40 kHz) to agitate a fluid, with a cleaning effect. Ultrasonic cleaners come in a variety of sizes, from small desktop units with an internal volume of less than , to large industrial units with volumes approaching 1,000 litres (260 US gal). The principle of the ultrasonic cleaning machine is to convert the sound energy of the ultrasonic frequency source into mechanical vibration through the transducer. The vibration generated by the ultrasonic wave is transmitted to the cleaning liquid through the cleaning tank wall so that the micro bubbles in the liquid in the tank can keep vibrating under the action of the sound wave, destroying and separating the dirty adsorption on the surface of the object. Depending on the object being cleaned, the process can be very rapid, completely cleaning a soiled item in minutes. In other instances, cleaning can be slower, and exceed 30 minutes. Ultrasonic cleaners are used to clean many different types of objects, including industrial parts, jewelry, scientific samples, lenses and other optical parts, watches, dental and surgical instruments, tools, coins, fountain pens, golf clubs, fishing reels, window blinds, firearm components, car fuel injectors, musical instruments, gramophone records, industrial machined parts, and electronic equipment, optical lenses, etc. They are used in many jewelry workshops, watchmakers' establishments, electronic repair workshops, and scientific labs.
Тарих
Ультрадыбыстық тазалау онжылдықтар бойы өнеркәсіпте, әсіресе күрделі пішінді бөлшектерді және/немесе шағын күрделі тесіктерді/галереяларды тазалау үшін және беткі өңдеу процестерін жеделдету үшін қолданылады. Ультрадыбыстық тазалағыш заттардың пайда болуы бірнеше бұрын жасалған өнертабыстардың табиғи эволюциясы ретінде пайда болды, олар тербелістерді заттардың қопарылуына және араласуына пайдаланды, сондықтан ультрадыбыстық тазалаудың нақты "шығармашысы" жоқ. , - бұл "Ультрадыбыстық тазалау" терминін нақты қолданатын ең ерте патент, бірақ бұрынғы патенттер ультрадыбысты "ең қатты қозу", "емдеу" және "сақтау" үшін пайдалануды білдіреді, мысалы, 1950 жылдардың ортасында АҚШ-та кемінде үш ультрадыбыстық тазалаушы өндіруші және Ұлыбританияда екеуі болды; ал 1970 жылдары ультрадыбыстық тазалаушылар өнеркәсіптік және тұрмыстық пайдалану үшін кеңінен қалыптасты.
By the mid 1950s there were at least three ultrasonic cleaner manufacturers established in the United States and two in the United Kingdom; and by the 1970s ultrasonic cleaners were widely established for industrial and domestic use.
Процесс сипаттамалары
Ультрадыбыстық тазалау сұйықтықты қозғау үшін жоғары жиілікті қысым (дыбыс) толқындары әсерінен пайда болатын кавитациялық көпіршіктерді пайдаланады. Қозғалыс металл, пластик, шыны, каучук және керамика сияқты субстраттарға жабысатын ластаушыларға жоғары күш береді. Бұл әрекет сондай-ақ соқыр тесіктерге, жарықтарға және ойыстарға енеді. Бұл әдіс қатты бетке қатты жабысып қалған немесе сіңіп қалған барлық ластану іздерін мұқият жоюды көздейді. Ластану түріне және жұмыс бөлігіне байланысты су немесе басқа еріткіштер қолданылуы мүмкін. Ластаушы заттарға шаң, лас, май, пигменттер, тот, май, балдырлар, саңырауқұлақтар, бактериялар, әк шөгінділері, жылтырату қоспалары, флюс агенттері, саусақ іздері, саң балауызы және көбелектерді босату агенттері, қан сияқты биологиялық топырақ және т.б. кіреді. Ультрадыбыстық тазалау жұмыс бөлшегінің пішіндерінің, өлшемдерінің және материалдарының кең ауқымында қолданылуы мүмкін және тазалау алдында бөлшекті бөлшектеуді талап етпеуі мүмкін. Тазалау кезінде бұйымдар құрылғының түбіне тимеуі керек, өйткені бұл бұйымның еріткішпен жанаспайтын бөлігінде кавитация болуына жол бермейді. Алайда олардың кішкентай болуына қарамастан , олар тек қана тазалау мен ластанудан басқа ештеңе істемейді . Жиілік неғұрлым жоғары болса, кавитация нүктелері арасындағы түйіндер соғұрлым кіші болады, бұл күрделі бөлшектерді тазалауға мүмкіндік береді. Трансдукторлар әдетте пьезоэлектрлік (мысалы, қорғасын цирконат титанаттан (PZT), барий титанаттан және т.б. жасалған) болады. ), бірақ кейде магнитшілдік әсер етеді. Көптеген өнеркәсіптерде тазалағыш ретінде қолданылатын жиі қатал химиялық заттар қажет емес немесе ультрадыбыстық қозу арқылы әлдеқайда төмен концентрацияларда қолданылады. Ультрадыбыстар өнеркәсіптік тазалау үшін қолданылады, сондай-ақ көптеген медициналық және стоматологиялық техникаларда және өнеркәсіптік процестерде қолданылады.
Тазалау ерітіндісі
Кейбір жағдайларда ультрадыбыстық тазалағыштарды жай сумен қолдануға болады, бірақ көбінесе тазалау ерітіндісі қолданылады. Бұл ерітінді ультрадыбыстық тазалаудың тиімділігін арттыруға арналған. Негізгі еріткіш су немесе көмірсутек болуы мүмкін (тарихтан бұрын углерод тетрахлориді және 1,1,1 трихлороэтан сияқты улы еріткіштер өнеркәсіпте қолданылған, бірақ олар кезең-кезеңмен жойылған). Тазаланатын бұйымға және ластану түріне байланысты бірнеше формулалар бар (мысалы, металл майларын жою, баспалы схемаларды тазалау, биологиялық материалдарды жою және т.б.). Жер бетіндегі кернеуді азайту кавитацияны арттырады, сондықтан ерітіндіде әдетте жақсы ылғалдандырғыш зат (жер бетінде белсенді зат) болады. Сулы тазалау ерітінділерінде detergent, wetting агенттер және басқа компоненттер бар, олар тазалау процесіне үлкен әсер етеді. Ерітінді дұрыс құрамына тазаланатын заттың құрамы әсер етеді. Металл, белок және майлармен жұмыс істегенде сілтілік жуғыш ерітіндісі арнайы ұсынылуы мүмкін. Ерітінділер әдетте қыздырылады, бірақ медициналық қолданбаларда тазалауды қиындататын ақуыздың ұюын болдырмау үшін тазалау төмен температурада болуы керек деп қабылданады. Кейбір ультрадыбыстық тазалағыш машиналар көмірсутекті тазалау сұйықтықтарын пайдаланатын бумен майсыздандыру машиналарымен біріктіріледі: Каскад бойынша үш резервуар қолданылады. Кір сұйықтықты қамтитын төменгі резервуар қыздырылады, бұл сұйықтықтың булануына әкеледі. Машинаның жоғарғы жағында салқындатқыш катушка бар. Сұйықтық катушкада тұншығып, жоғарғы резервуарға түседі. Жоғарғы резервуар ақырындап толып, салыстырмалы түрде таза сұйықтық тазалау жүргізілетін жұмыс резервуарына құйылады. Сатып алу бағасы қарапайым машиналарға қарағанда жоғары, бірақ мұндай машиналар ұзақ мерзімді перспективада тиімдірек болуы мүмкін. Бір сұйықтықты бірнеше рет қайта қолдануға болады, бұл ысырап пен ластануды азайтады.
Қолданылуы
Қатты, сіңірмейтін материалдар (металл, пластик және т.б.) тазалау сұйықтығы химиялық әсер етпеген, ультрадыбыстық тазалауға жарамды. Ультрадыбыстық тазалау үшін ең қолайлы материалдар - шағын электронды бөлшектер, кабельдер, сымдар, детальдар, сондай-ақ шыныдан, пластиктен, алюминийден немесе керамикадан жасалған заттар. Ультрадыбыстық тазалау тазаланатын заттарды стерильдендірмейді, өйткені тазалаудан кейін споралар мен вирустар затта қалады. Медициналық қолданбаларда стерилизация әдетте ультрадыбыстық тазалаудан кейін жеке қадам ретінде жүргізіледі. Өнеркәсіптік ультрадыбыстық тазалағыш машина жасау, спорт, баспа, теңіз, медициналық, фармацевтикалық, электропластика, диск құрылғыларының компоненттері, инженерлік және қару-жарақ өндірісінде қолданылады. Ультрадыбыстық тазалау құбырлар мен жылу алмастырғыштар сияқты өнеркәсіптік процесс жабдықтарынан ластануды жою үшін қолданылады.
Шектеулер
Ультрадыбыстық тазалау кеңінен дәнекерленген схемалық тақталардан флюс қалдықтарын жою үшін қолданылады. Алайда кейбір электронды бөлшектер, атап айтқанда гироскоптар, акселерометрлер және микрофондар сияқты MEMS құрылғылары тазалау кезінде оларға әсер ететін жоғары интенсивті тербелістерден зақымдалуы немесе жойылуы мүмкін. Пьезоэлектрлік бузерлер кері жұмыс істеп, кернеуді шығарады, бұл олардың қозғалтқыш контурларына қауіп төндіруі мүмкін.
Қауіпсіздік
Ультрадыбыстық тазалағыш заттардың әсері қысымға әкелуі мүмкін, жоғары жиілікті шу шығарады және үнемі әсер етілген жағдайда естуді қорғау қажет болуы мүмкін. Жанарлы тазарту құралдарын пайдаланудан аулақ болу ұсынылады, өйткені ультрадыбыстық тазалағыш қыздырғышпен жабдықталмаған жағдайда да температураны көтереді. (Бірнеше өнеркәсіптік қондырғылар жарылысқа төзімді деп арнайы сертификатталған.) Бөлшекті жұмыс істеп тұрған кезде тазалау ерітіндісімен жанасу жылу немесе химиялық зақымдануға әкелуі мүмкін; ультрадыбыстық әсер тірі тіндерге салыстырмалы түрде зиянсыз, бірақ ыңғайсыздық пен терінің қабынуын тудырады. Ультрадыбыстық тазалағыш электрмен жұмыс істейді, яғни, егер тазалау ерітіндісі электрлі компоненттермен жанаса бастаса, жұмыс істемеген жағдайда электр тогының соғуы қаупі бар.