Технологии очистки
Технологии очистки. Общие положения.
Не секрет, что ультразвуковые ванны не являются понацеей от всех бед, а лишь универсальный инструмент, который в умелых руках пользователя творит чудеса. Но, как и любым другим профессиональным инструментом, а ультразвуковое оборудование несомненно относится именно к профессиональному инструменту, ультразвуковыми ваннами нужно уметь пользоваться. Прежде всего необходимо овладение соответствующей поставленной задаче технологией. В этой статье мы рассмотрим некоторые аспекты технологии, относящиеся к ультразвуковой очистке различных узлов, деталей, инструмента, машин и т.п. Так из чего же она складывается и что необходимо знать?
1. Предмет очистки
А всё ли можно очистить с помощью ультразвуковых ванн? Конечно нет. Есть материалы хорошо поддающиеся ультразвуковой мойке, есть - хуже и есть те, что не поддаются вовсе.
К первой группе материалов, очистка которых производится до идеального состояния за разумное время, относятся прежде всего металлы, стекло, керамика. То есть твёрдые однородные материалы или можно сказать другими словами - те материалы, которые способны "звенеть". В этом случае ультразвуковые колебания воздействуют не только на поверхность детали, но и заставляют саму деталь колебаться (вибрировать), что в свою очередь многократно интенсифицирует процесс очистки. Деталь как бы сама стряхивает с себя загрязнения. При этом очистка происходит на всей поверхности детали, какой бы сложной она ни была: во всех отверстиях - сквозных или глухих, углублениях, пазах, и даже в порах и микротрещинах; везде, где есть моющее средство! В случаях, когда в глухих отверстиях детали при погружении её в ультразвуковую ванну присутствует воздух (воздушный карман), очистка в этом месте производиться не будет. Поэтому крайне важно позиционировать детали в ультразвуковых ваннах таким образом, чтобы все пустоты были заполнены водой или техническим моющим средством. Что касается очистки стеклянных и керамических изделий, а также это касается минералов, то стоит помнить, что если в них существует микротрещина, даже не видимая человеческим глазом, то эта деталь при обработке в ультразвуковой ванне будет разбита! То есть, кавитационный пузырёк, имеющий микронные размеры и способный зародиться внутри трещины, при схлопывании (взрыве) разорвёт деталь на части. У этого явления есть отдельное применение - отбраковка дефектных изделий на ранней стадии изготовления, но если это касается очистки драгоценных камней в ювелирном производстве (ювелирных мастерских), то стоит быть предельно аккуратными и не забывать об этой возможности.
Ко второй группе материалов, очистка которых ультразвуком менее эффективна, относятся прежде всего пластики, резины и т.п. То есть материалы более-менее однородные, но не твёрные - упругие. В этом случае заставить сам материал вибрировать на ультразвуковой частоте крайне сложно, либо невозможно и время очистки таких материалов значительно возрастает. Здесь ультразвуковые колебания воздействуют лишь на поверхность загрязнения, удаляя его микронными слоями. Для очистки таких изделий желательно провести предварительную очистку другим способом (замачиванием, душеванием, барботажем, струйной очисткой, ручной очисткой и т.д.), а ультразвуковой метод может послужить финишной стадией очистки.
К третьей группе материалов, очистка которых ультразвуком не целесообразна, относятся неоднородные и нетвёрные материалы такие как текстиль (из тканных материалов) , материалы органического происхождения (древесина, мясо животных, хлопок, шерсть и т.п.). Из-за волокнистости и податливости материалов этой группы очистка ультразвуком не эффективна.
2. Техническое моющее средство
Основополагающим элементом ультразвуковой технологии очистки является грамотный подбор технического моющего средства. Как мы уже заметили, ультразвуковая ванна лишь инструмент, по сути представляющий из себя бесчисленное количество очень маленьких щёточек, которые однако не способны самостоятельно удалить загрязнения с поверхности детали. Для этого в добавок к физическому воздействию ультразвуковых колебаний необходимо добавить химическое воздействие растворителя того или иного загрязнения. Представьте, например, как Вы моете жирную сковородку щёткой под струёй холодной воды... Но стоит добавить немного моющего средства и процесс очистки приобретает совсем другой характер. С случае с ультразвуковыми ваннами происходит то же самое. Без специального "растворителя" можно отмыть только от механических загрязнений: пыль, грязь, известковый налёт и т.п.
Рассмотрим общие критерии, которым должно отвечать техническое моющее средство, предназначенное для использования в ультразвуковых ваннах:
- средство должно быть не горючим, применение легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) в ультразвуковых ваннах категорически запрещено - это может привести к пожару;
- средство должно быть безопасным для человека - для дыхательных путей, слизистых оболочек, кожного покрова;
- средство не должно выпадать в осадок и не должно создавать стойкой плёнки на металлических поверхностях - это может привести к преждевременному выходу ультразвуковой ванны из строя;
- средство не должно взаимодействовать с нержавеющей сталью (AISI 304), например кислоты, - это также может привести к преждевременному выходу ультразвуковой ванны из строя.
Всем этим качествам в полной мере соответствуют технические моющие средства серии "Галс" - Галс-Универсал, Галс-Авто, Галс-Ювелир и Галс-Электроникс.
Если всё таки в силу каких-либо причин применение безопасных технических моющих средств в ультразвуковых ваннах невозможно, следует обратиться к производителю оборудования с целью консультации о возможности использования того или иного средства, либо изготовления нестандартного ультразвукового оборудования, отвечающего Вашим требованиям.
3. Температура моющего средства
Не менее важную роль играет температура моющего средства. Известно, что при обезжиривании деталей повышение температуры моющего средства на 10°С увеличивает его моющую способность вдвое. Но в то же время чрезмерное увеличение температуры может нанести больше вреда, чем пользы. Так, например, некоторые алюминиевые сплавы при температурах моющего раствора выше 50°С могут чернеть; обезжиренные и разогретые стальные детали при контакте с воздухом окисляются и т.д. В то же время для температур технического моющего средства выше 75°С необходимо обеспечивать дополнительное охлаждение ультразвуковых электро-механических преобразователей, которые при перегреве могут выйти из строя. К тому же оператора необходимо обеспечивать средствами индивидуальной защиты и смириться с повышенными расходами энергии и технических моющих средств. Таким образом, оптимальной температурой для обезжиривания деталей можно считать 40...50°С.
4. Время очистки
Время очистки подбирается экспериментально с таким условием, чтобы наиболее загрязнённая деталь была отмыта полностью. Ориентировочное время очистки деталей в процессе их производства как правило составляет менее 5 минут, очистка деталей после их эксплуатации - до 15 минут. Если Вам не удаётся добиться желаемого результата за 15 минут, стоит пересмотреть технологию очистки, в том числе вводя дополнительные этапы такие как отмачивание, предварительная водоструйная или механическая очистка, либо обратиться к производителю за консультацией.
5. Тип загрязнений
Жиро-маслянные: СОЖ; эмульсии; консервационные, консистентные и прочие смазки; масла органические, минеральные, синтетические; притирочные, доводочные, полировальные, сверлильные и прочии пасты и так далее. Данный вид загрязнений ультразвуковыми ваннами без труда удаляется с применением 10% водных растворов технических моющих средств серии "Галс" при температуре моющего раствора 40...50°С.
Механические: песок, грязь, пыль, абразив без связующих жиров, накипь, водяной камень и так далее. Данный вид загрязнений ультразвуковыми ваннами удаляется даже в обычной воде и без применения нагрева. Для большей эффективности рекомендуется добавлять технические моющие средства серии "Галс" в небольшой концентрации (1-5%).
Продукты коррозии металлов. Данный вид загрязнений в ультразвуковых ваннах удаляется без применения нагрева в кислой среде - водный раствор ортофосфорной, лимонной, соляной и т.д. кислот, либо кислотосодержащих моющих средств небольшой концентрации 5-10%. При этом следует учитывать, что под воздействием ультразвуковых колебаний любая, даже самая слабая кислота (например деионизованная или дистиллированная вода), способны разъедать нержавеющую сталь, из которой изготовлена рабочая ёмкость ультразвуковой ванны, что неизбежно приведёт к преждевременному выходу ультразвуковой ванны из строя и это будет не гарантийный случай. В связи с этим настоятельно рекомендуем использование специализированных ультразвуковых ванн, либо работу по следующей методике: очищаемые детали располагаются в дополнительной ёмкости из стекла или нержавеющей стали, которую погружают в ультразвуковую ванну с водой, далее очистка производится по общему алгоритму, согласно руководства по использованию ультразвукового оборудования. Глубина погружения дополнительной ёмкости роли не играет, важно лишь, чтобы дно ёмкости касалось воды, не касалась дна ультразвуковой ванны и не опрокинулась в процессе работы. Вода в ультразвуковой ванне в данном случае будет играть роль передатчика энергии от дна ультразвуковой ванны ко дну дополнительной ёмкости. Потери мощности ультразвуковых колебаний минимальны.
Смолы, флюсы, паяльные пасты. Для данной группы загрязнений нашей компанией было разработано специализированное техническое моющее средство - Галс-Электроникс. Ориентировочная концентрация рабочего раствора - 10%, температура моющего раствора - 40...50°С.
Продукты горения: нагары, пригары, сажа и т.д. Один из наиболее "тяжёлых" видов загрязнений. Очистка от продуктов горения в ультразвуковых ваннах производится в 10% водных растворах технических моющих средств серии "Галс" при температуре моющего раствора 40...50°С. Время очистки может быть более продолжительным, чем 15 минут.
Лако-красочная продукция. Ввиду большого количества типов лако-красочной продукции, универсального моющего средства не существует. Однако, есть общее правило для подбора моющего средства для очистки в ультразвуковых ваннах этого типа загрязнений: растворитель краски (лака) как правило тот же, что и разбавитель (основа). То есть водные краски (гуашь, акварель, водо-эмульсионные краски и т.д.) отмываются водой; спиртовые краски и лаки - отмываются в 10-15% водном растворе спиртов и так далее. При выборе моющего раствора ещё раз прочтите параграф 2 настоящей статьи и обратите внимание, что использование ЛВЖ в ультразвуковых ваннах запрещено! Вы также можете обратиться к производителю краски или оборудования за консультацией.
