Для очистки небольших предметов (деталей, плат, ювелирных изделий, инструментов) необходим прибор, состоящий из емкости, излучателя и блока электронного управления. Это – отмывочная ультразвуковая ванна, которая является незаменимой помощницей электронщиков, мастеров по ремонту автомобилей, ювелиров. Если работа требует промывки мелких деталей или предметов, вам нужно купить ультразвуковую ванночку или сделать ее своими руками.

Что такое ультразвуковая ванна

Ультразвук – звук в более высоком диапазоне, чем способно воспринимать человеческое ухо. Его использование в современной науке привело к ряду фантастических открытий. Одно из них – ванна ультразвуковая, волшебным образом, превращающая грязные вещи в чистые. Это происходит в результате процесса кавитации – образования и схлопывания множества мелких пузырьков воздуха на обрабатываемой поверхности. Микровзрыв каждого воздушного шарика силен, пузырек способен оторвать частичку грязи от детали или изделия даже в самых недоступных для физического воздействия местах.

Главные детали прибора – емкость объемом от 0,5 до 30 литров и излучатель для ультразвуковой ванны, работающий в диапазоне 20–40 кГц. Он расположен под дном рабочей емкости и управляется электроникой. Принцип работы агрегата прост: заполните ванну водой, спиртом, другой активной химической жидкостью, погрузите в нее предмет, нуждающийся в очистке, включите излучатель всего на 2-3 минуты. Вы не поверите своим глазам: в результате колебаний ультразвука деталь станет чище новой.

Для чего нужна

Сфера применения ванны шире, чем можно себе представить. Ультразвуковые агрегаты большего размера используют на предприятиях для очистки крупных деталей, инструментов, заготовок. Существуют ванны с ультразвуком даже для стирки белья, мытья посуды, обработки овощей. Ультразвуковой излучатель встроен во многие модели современных стиральных машин. Бытовые ванны часто покупают, чтобы мыть детали, платы, форсунки и ювелирные изделия.

Для чистки форсунок

Форсунка – механизм, представляющий собой элементарный клапан, электромагнитный, который дозирует подачу и распыл топлива (он должен делать это максимально точно). Засоренные форсунки промыть сложно, но ультразвуковая ванночка справляется с этим заданием. При необходимости, инжектор с форсунками снимают и производят промывку волнами на щадящей частоте, повторяя процедуру несколько раз.

Для телефонов

Упавший в воду телефон можно спасти, промыв материнскую плату ультразвуком определенной частоты. Для такой процедуры в технических сервисах тоже используется бытовая отмывочная ванночка. Мастер извлечет плату, снимет с нее детали, которым вреден контакт с водой (камеру, динамик, микрофон), опустит внутрь ванны, зальет специальным раствором и включит прибор для работы в заданной частоте. Плата очистится пузырьками воздуха, функционирование телефона будет восстановлено.

Для промывки деталей

Использовать ультразвуковую ванночку можно для очистки оптики, металлических, иных твердых деталей от грязи, инородных компонентов, следов пайки или шлифовки. Применяют устройство для очистки узлов и деталей оргтехники (отлично подходит для промывки принтерных головок, увеличивает срок их эксплуатации). Очень ценят ванну с ультразвуком мастера ювелирного производства. Даже сильно загрязненные в процессе носки изделия становятся абсолютно чистыми через несколько минут обработки.

Преимущества

Ультразвуковой вариант очистки изделий может оказаться предпочтительнее механического. Иногда он становится единственной возможностью привести в порядок загрязненную деталь со следами коррозии. Вот основные преимущества использования ванны ультразвуковой:

• Обработка отмываемого предмета не занимает много времени.
• Не нужно прилагать физические усилия для механического удаления грязи и ржавчины.
• Отличный эффект достигается в самых труднодоступных местах (волны не знают преград).
• Ультразвук очищает предметы бережно, не оставляя царапин и других изъянов на поверхности.
• Процедура может заменить не только промывку, но и легкую полировку.

Как пользоваться

Очевидная, но крайне важная рекомендация: перед тем как пользоваться ультразвуковой ванной, обязательно прочитайте инструкцию к ней! Чтобы очистить деталь или изделие от грязи, следов коррозии, известкового налета используют водопроводную, колодезную, дистиллированную воду, спирт, мыльный раствор, некоторые виды растворителей. Во время работы ванны ясно слышен жужжащий звук, а на поверхности погруженных предметов появляется множество пузырьков. Ваши действия по обслуживанию агрегата просты:

• Открывайте крышку и наполняйте рабочую емкость выбранной жидкостью.
• Размещайте детали или изделия так, чтобы они были покрыты водой полностью.
• Проверяйте уровень жидкости, он не должен подниматься выше специальной отметки.
• Закрывайте крышку, подключайте прибор к источнику электрической энергии.
• Нажимайте кнопку «старт», в большинстве моделей ванночки стандартная продолжительность работы составит 180 секунд.
• При необходимости, включайте прибор снова. Для равномерной очистки детали внутри ванны нужно перевернуть.
• Если требуется, можно начать с увеличения времени или диапазона работы ультразвукового излучателя.
• Когда процесс завершен, отключайте ванну от сети, сливайте воду. Не забудьте просушить емкость, а затем отправить прибор на хранение.
• Относитесь к прибору бережно, ремонт ультразвуковой ванны – дело хлопотное и не всегда возможное.

Ультразвуковая ванна своими руками

Исходя из собственных потребностей, умелые мастера часто изготавливают ванночку-очиститель самостоятельно. На интернет-страницах своих блогов и видеоканалов они щедро делятся своими схемами и наработками. Обладая элементарными навыками работы с паяльником, вы можете изготовить самостоятельно плату – мозговой центр очистительного прибора, собрать по схеме электрическую цепь, включив в нее излучатель. Так вы получите ванну ультразвуковую, соответствующую вашим запросам. Вот что вам потребуется для этого:

• плата, изготовленная по проверенной схеме;
• легкая емкость из нержавейки (кастрюлька, мисочка, тазик) емкостью 0,5-1 л;
• подставка под емкость (можно использовать отрезок пластиковой канализационной трубы);
• блок питания мощностью 12 Вольт;
• ферритовый стержень;
• излучатель ультразвуковых волн;
• эпоксидный клей для монтажа излучателя.

Чтобы ультразвуковые волны проходили в емкость, приклеивайте излучатель к миске строго по центру, пользуясь для этого эпоксидным клеем. Ферритовый стержень нужен для изготовления дросселя. Намотайте на него два десятка витков медной проволоки (толщина 1 мм). По схеме соберите электронную и электрическую часть прибора. Установите конструкцию на подставку, укрепив электронную "начинку" внутри. Протестируйте самодельную ванночку с помощью фольги от шоколада. Под действием ультразвука фольга в ванне разрушается буквально на глазах.

Жидкость для ультразвуковой ванны

Дистиллированная вода – лучшая жидкость для щадящей обработки предметов. Но при наличии сильных загрязнений, или когда нужен быстрый результат, в ход идут активные добавки и даже агрессивные химические соединения. Для очистки серебра, золота, оптики в воду добавляют до 10% средства для мытья окон. Платы телефонов, побывавших в воде, «купают» в этиловом спирте или бензине «калоша». У каждого мастера свой излюбленный рецепт, любой вариант – предмет споров и личных предпочтений.

Важно понимать, хоть горючие жидкости и используются в ваннах ультразвуковых, они несут в себе опасность. При работе ультразвукового излучателя агрегат может иметь небезопасную температуру, а пары растворителей, бензина, спирта, при работе без вытяжки, концентрируются возле горячего прибора. Поэтому производителями категорически не рекомендуется брать горючие смеси в качестве рабочего раствора. Это правило очень часто нарушается мастерами. Будьте осторожны!

Ремонт

Неработающую ванну разберите, проверьте контакты и соединения, прозвоните детали. Если вышел из строя ультразвуковой излучатель, его нужно заменить. В этом случае цена ремонта может быть сопоставима с покупкой нового прибора. Если ванна ультразвуковая на гарантии, корпус вскрывать нельзя, ищите гарантийную мастерскую, производящую приборы данного бренда, и доверьте ремонт профессионалам.

Как выбрать ультразвуковую ванну

Если самодельные приборы вам не по душе, и вы решили купить ультразвуковую ванну для домашнего пользования, вам предстоит сделать важный выбор. В каталогах интернет-магазинов можно найти десятки агрегатов разного объема, мощности, стоимости. Прежде чем заказать отмывочную ванну, определитесь, какого объема она должна быть. Если вам предстоит обрабатывать небольшие предметы, мелкие детали, платы, объема до одного литра вполне хватит. Для автомобильных форсунок, медицинских инструментов, деталей и узлов большего размера емкость должна быть 1,5-2 л.

Материал рабочей емкости прибора – нержавеющая сталь. Только он позволяет ультразвуковым волнам беспрепятственно входить в жидкость и воздействовать на очищаемый объект. Лучше взять агрегат с более глубокой чашей, чем с мелкой, но широкой. Однако учитывайте размеры предметов, которые будут отмываться. Они должны погружаться в ванну целиком. Емкость не по размеру может требовать большего количества жидкости, что неэкономно.

В качестве моющих составов при ультразвуковой очистке применяют различные водные растворы щелочей, кислот и поверхностно-активных веществ (ПАВ), органические растворители и эмульсионные составы. Водопроводную воду используют при ультразвуковой очистке относительно редко; чаще применяют дистиллированную воду.

При ультразвуковой очистке широко применяют водные растворы щелочей и ПАВ, которые обладают высокой эффективностью и не токсичны, пожаробезопасны и недефицитны. Однако щелочные растворы могут воздействовать разрушающе на материал очищаемых деталей, что ограничивает их применение прн ультразвуковой очистке. Наиболее сильной щелочью является едкий натр. Его водный раствор используют при очистке деталей из черных металлов. Менее сильными очищающими свойствами обладают карбонаты и кальцинированная сода. Применяют при очистке тринатрийфосфат и пирофосфат натрия, а также жидкое стекло.

ПАВ применяют в качестве самостоятельного раствора и добавки к щелочным растворам. Наиболее распространенными из них являются ОП-7 и ОП-10. Эти жидкости хорошо применять при очистке деталей от доводочных паст и других загрязнений органического характера. За последнее время получили применение новые ПАВ: синтанолы МЦ-10 и ДТ-7, альфанолы и синтамиды. Наряду с хорошими моющими способностями эти жидкости имеют высокую кавитационную способность и обладают слабым ценообразованием. К числу ПАВ относятся и моющие порошки, применяемые в быту, а также различные мыла.

Трихлорэтилен хорошо растворяет масла, парафин, жиры; он взрыво- и пожаробезопасен и поэтому нашел широкое применение при ультразвуковой очистке.

При очистке часто применяют растворы серной, соляной, фосфорной, азотной и других кислот. Для снижения их коррозионного влияния на материал очищаемых деталей в эти растворы добавляют ингибиторы коррозии (органические вещества).

Масляно-жировые загрязнения удаляют обычно щелочными растворами и органическими растворителями. Различные пасты растворяют в органических растворителях, а продукты коррозии, окислы и окисные пленки в водных травильных растворах серной, соляной и других кислот.

Большое влияние на эффективность очистки оказывает температура моющего раствора. С повышением температуры растворов возрастает их растворяющая н химическая активность и жидкотекучесть загрязнений. Резко улучшается, например, растворение загрязнений в органических растворителях при нагреве их до 20° С. Для водных очищающих растворов оптимальная температура, при которой интенсивность кавитации максимальна, составляет 40-50°С, однако нередко эти растворы подогревают и до большей температуры (80-100° С).

Виды и процентный состав компонентов моющей жидкости, ее рабочая температура определяются технологическим процессом в зависимости от характера загрязнений, материала очищаемого объекта и других факторов.

Для ультразвукового снятия заусенцев и облоя применяют абразивные суспензии - смесь мелкозернистых порошков (абразивов) в воде или глицерине. Абразивная суспензия используется многократно.

В качестве абразивных материалов применяют электрокорунд с добавкой окиси хрома (1-2%), карбид кремния или карбид бора ; реже используют алмазные порошки. Зернистость их (размер зерен) обычно не превышает 40 мкм. Хорошие режущие свойства имеет карбид бора; он хорошо смачивается водой.

Заусенцы у стальных деталей снимают в водных растворах азотной кислоты с содержанием последней в воде 3-6%, а также серной и соляной кислот (от 25 до 50% каждой на 1 л воды).

Ультразвук обладает таким многофакторным влиянием, что применение ультразвуковых колебаний позволяет существенно ускорить любой из перечисленных способов очистки и повысить ее качество: переменное давление, колебания частиц жидкости и вторичные акустические явления – «звуковой ветер», ударные волны, кавитация и ультразвуковой капиллярный эффект.

Первостепенную энергетическую роль при этом играет кавитация . При захлопывании кавитационных пузырьков образуются кумулятивные микроструйки жидкости, скорость которых достигает сотен метров в секунду, направленные к очищаемой поверхности. Под действием ударных волн и высокоскоростных микроструек происходит интенсивное разрушение пленки загрязнений (твердой или жидкой) и ее отделение от поверхности. Кавитация обеспечивает интенсивное ультразвуковое эмульгирование жидких и ультразвуковое диспергирование отделившихся твердых частиц загрязнений.

За счет акустических течений обеспечивается удаление из пограничного слоя растворившихся или разрушенных под действием кавитации загрязнений в объем жидкости. Особенно большую роль играют акустические течения при удалении растворимых загрязнений.

Эффективность очистки увеличивается по мере приближения обрабатываемой поверхности к излучателю. Однако приближать изделия к излучателю на расстояние менее 1–2 мм нецелесообразно, так как при малых зазорах между излучателем и обрабатываемой поверхностью ухудшаются условия удаления загрязнений из пограничного слоя и уменьшается активность кавитации вследствие изменения схемы захлопывания кавитационных пузырьков. При малых зазорах кумулятивная струйка действует параллельно очищаемой поверхности и не производит необходимого очищающего действия.

Преимуществом ультразвуковой очистки является не только возможность достичь качественной очистки контролируемой поверхности от самых разнообразных загрязнений, но и удалить загрязнения из полости капиллярного дефекта. Наиболее эффективно применение ультразвука в режиме, обеспечивающем проявление ультразвукового капиллярного эффекта . При этом тупиковые капилляры заполняются реагентом на большую глубину и с большей скоростью. Существенно ускоряется диффузионное перемещение растворенного газа к устью дефекта; растворение загрязнений, имеющихся в полости дефекта; диффузионное перемещение загрязнений к его устью. В результате ускоряется процесс заполнения полостей дефектов в целом и увеличивается глубина проникновения рабочих жидкостей в тупиковые капиллярные каналы.

Применение ультразвука при очистке позволяет значительно повысить качество контроля. При этом несплошности очищаются на достаточную глубину не только от жидкостей, но и таких труднорастворимых загрязнений, как полировальные пасты. В результате число выявленных следов приближается к общему числу принятых во внимание дефектов. Использование в качестве моющих жидкостей воды и водных растворов глицерина и диспергирующего вещества при очистке в ультразвуковом поле дает больший эффект, чем применение таких растворителей, как ацетон и бензин. Это обусловлено большей активностью акустической кавитации в воде и водных растворах, чем в ацетоне и бензине. Применение ультразвука позволяет решить проблемы замены пожаро-, взрыво-, экологически опасных для человека и окружающей среды дефектоскопических материалов на воду и водные растворы.

Анодно-ультразвуковая очистка является наиболее эффективным способом подготовки изделий к контролю. Она обеспечивает удаление с поверхности изделий и из полостей дефектов твердых и высоковязких загрязнений, а также оксидных пленок без применения травильных составов. После очистки нейтрализуют следы очищающих жидкостей, изделия промывают водой и сушат. Скорость такой обработки в 2,5–4 раза выше, чем электролитической.

Анодно-ультразвуковую очистку осуществляют в ультразвуковых ваннах. Составы электролитов и режимы обработки выбирают в зависимости от плотности и толщины слоя загрязнений. Промывку изделий после обработки выполняют путем их многократного погружения в ванны с горячей, а затем с холодной проточной водой. Продолжительность промывки в каждой ванне 0,5–1 мин.

Составы электролитов и режимы анодно-ультразвуковой очистки изделий из хромоникелевых сталей и сплавов:

Очистку деталей и различных поверхностей от загрязнителей необходимо проводить регулярно, причем делать это следует с использованием специальных моющих средств и/или оборудования.

Масло, мазут, накипь, пыль и застарелую грязь невозможно убрать обычной горячей и, тем более холодной водой.

Чистка узлов и агрегатов конвейеров, насосов, автомобилей, требуется во многих случаях, в том числе для сохранения производительности механизмов и двигателей, для осмотра поверхностей с целью определения степени их износа и ремонтопригодности, для выявления иных изъянов. Но, несмотря на то, что сегодня существует достаточное количество простых, эффективных и экономичных технологий, многие владельцы предприятий и транспортных компаний отдают предпочтение ультразвуковой очистке деталей. Насколько это оправдано и зачем платить больше?

Особенности ультразвуковой очистки

Прежде всего, разберемся, что такое – ультразвуковая очистка деталей. Данная технология заключается в использовании ультразвуковых колебаний для повышения эффективности моющих средств. Ультразвук значительно ускоряет процесс, при этом повышается и качество работы. Более того, данная методика дает возможность отказаться от токсичных традиционных веществ, таких как керосин и бензин. При этом существенно снижается вероятность возникновения пожаров и взрывоопасных ситуаций на производстве, а также снижается степень воздействия на здоровье людей.

Ультразвук действует путем образования нелинейных эффектов, которые появляются в жидкостях при прохождении сквозь них мощных импульсов. Основным таким эффектом является кавитация, которая подразумевает появление пузырьков воздуха, схлопывающихся возле загрязнителя и разрушающих их. Это – кавитационная эрозия, или искусственно вызванное воздействие на поверхности узлов и агрегатов.

То есть, высокие технологии дают возможность без особых проблем использовать специальные ванны и составы с целью аккуратной ультразвуковой очистки деталей. В то же время существует достаточное количество негативных факторов, которые заставляют задуматься, действительно ли оправдано применение ультразвука в современных автомастерских и прочих сервисных центрах.

Среди основных недостатков кавитационной эрозии следует особо отметить, что:

• При наличии сильных загрязнений потребуется поэтапная ультразвуковая очистка деталей. В этом случае работник будет вынужден постоянно отвлекаться на перенос очищаемых предметов в корзинах из одной ванны в другую. Конечно, существует возможность оборудования системы специальными механизированными линиями, но это приведет к удорожанию процесса и появлению дополнительных расходов на техническое обслуживание.
• Несмотря на то, что очистка ультразвуком не требует применения высокотоксичных моющих средств, в ней все равно используют агрессивные вещества, которые под воздействием ультразвука начинают интенсивно испаряться в атмосферу. То есть, оказывается негативное воздействие на окружающую среду и здоровье всех работников в помещении. Чтобы избежать воздействия данного фактора на людей, необходимо оснащать цеха и мастерские специальными вентиляционными системами. А это – еще одна статья расходов на приобретение, содержание и обслуживание.
• Чтобы ультразвуковое воздействие было эффективным, для каждого типа загрязнителей необходимо подбирать состав в индивидуальном порядке. При неправильном подборе такого состава существует серьезная опасность повреждения поверхностей деталей, так как ультразвук максимально повышает физико-химические процессы в агрессивных моющих средствах.
• Консультация специалистов необходима и для того, чтобы определить степень эффективности очистки тех или иных узлов и агрегатов. Если в загрязнителях уровень кавитационной стойкости выше, чем у самих поверхностей, то применение ультразвука однозначно испортит эти поверхности. В качестве примера можно привести пригарные пленки на алюминиевых сплавах – если удалять их при помощи ультразвуковой ванны, вероятность разрушения сплава выше, чем вероятность разрушения загрязнителя. Кроме того, специалист должен не только определить стойкость детали, выбрать моющее средство, но и указать, какой необходимо использовать режим работы.
• Так же не следует забывать про сравнительную сложность устройств для ультразвуковой очистки. Как известно, чем сложнее устройство – тем больше средств и времени необходимо затрачивать на техническое обслуживание и ремонт, а вероятность поломок вырастает многократно по сравнению с простыми и действенными технологиями.

В данный перечень необходимо внести еще один негативный фактор. Очитку конкретной детали или узла ультразвуком нельзя производить прямо на двигателе, поскольку технология подразумевает применение ванны. В то же время существуют современные немецкие технологии компании IBS Scherer GmbH, которые работают намного проще, эффективнее, экономичнее и безопаснее.

Конечно, ультразвуковую чистку нельзя полностью сбрасывать со счетов. Но применять ее лучше в узкоспециализированном смысле – например, в ювелирном деле и медицине.

Эффективная очистка: просто, недорого и эффективно

Немецкий производитель IBS Scherer уже полвека работает на рынке и за это время создал уникальную технологию и деталей узлов и агрегатов. Суть технологии заключается в использовании тандема из простейшего оборудования и безопасных для здоровья и окружающей среды моющих веществ. Суть технологии заключается в том, что моющий состав после нажатия на ножной переключатель и начала работы портативного насоса подается на щетку через шланг.

Совмещение механического воздействия и воздействия химических препаратов ускоряет работу, причем данные препараты настолько эффективны, что не требуют предварительного нагрева. Отработанная жидкость возвращается в резервуар, где тяжелые частицы загрязнителя оседают на дно. Таким образом, один и тот же состав можно использовать до года! Причем одна из моделей моющей машины дает возможность очищать детали, не снимая их с двигателя, что значительно повышает скорость очистки.

Более подробно о технологии, оборудовании и специальных моющих средствах IBS можно прочитать в соответствующих разделах. Так же можно узнать о наличии актуальных предложений для недорогой и эффективной чистки у наших консультантов.