Curățarea cu ultrasunete este o metodă de curățare a suprafeței solidelor din lichidele de spălat, în care vibrațiile ultrasonice sunt introduse în lichid într-un fel sau altul. Utilizarea ultrasunetelor accelerează semnificativ procesul de curățare și îmbunătățește calitatea acestuia. În plus, în multe cazuri este posibilă înlocuirea solvenților inflamabili și toxici cu detergenți mai siguri, fără a compromite calitatea curățării.
Curățarea cu ultrasunete este folosită în multe industrii [1] , în repararea mașinilor și mecanismelor, în bijuterii și restaurare, în medicină, în viața de zi cu zi [2] , etc.
Curățarea are loc datorită acțiunii combinate a diferitelor efecte neliniare care apar în lichid sub acțiunea vibrațiilor ultrasunete puternice. Aceste efecte sunt: cavitația , curenții acustici , presiunea sonoră , efectul capilar al sunetului , dintre care cavitația joacă un rol decisiv. Bulele de cavitație, care pulsa și se prăbușesc în apropierea poluării, le distrug. Acest efect este cunoscut sub numele de eroziune prin cavitație .
Pentru curățarea cu ultrasunete, alegerea corectă a soluției de curățare este importantă, astfel încât să dizolve sau să emulsioneze eficient contaminanții, în același timp să nu afecteze cât mai mult suprafața de curățat. Această din urmă împrejurare este deosebit de importantă, deoarece ultrasunetele accelerează de obicei semnificativ procesele fizice și chimice din lichide, iar un detergent agresiv poate deteriora rapid suprafața.
Curățarea cu ultrasunete nu trebuie utilizată atunci când rezistența la cavitație a suprafeței de curățat este mai mică decât rezistența la contaminare. De exemplu, la îndepărtarea foliilor lipicioase din piesele de aluminiu, probabilitatea de distrugere a pieselor în sine este mare.
Din punctul de vedere al curățării cu ultrasunete, contaminarea se distinge prin trei semne:
Contaminanții rezistenți la cavitație se pretează bine curățării cu ultrasunete numai dacă sunt legați slab de suprafață sau interacționează cu soluția de curățare. Aceștia sunt contaminanți grași care sunt bine spălați în soluții ușor alcaline. Acoperirile de lac sau vopsea, straturile de sol, de oxid sunt de obicei rezistente la cavitație și bine lipite de suprafață. Pentru curățarea cu ultrasunete a unor astfel de contaminanți, sunt necesare soluții destul de agresive, deoarece aici poate acționa doar a treia dintre semnele enumerate.
Contaminanții instabili cavitațional (praf, substanțe organice poroase, produse de coroziune) sunt relativ ușor de îndepărtat chiar și fără utilizarea de soluții speciale.
În curățarea cu ultrasunete, atât apa simplă, cât și soluțiile apoase de detergenți și solvenți organici sunt folosite ca lichid de spălare. Alegerea agentului este determinată de tipul de contaminare și de proprietățile suprafeței de curățat (vezi mai sus).
Pentru curățarea cu ultrasunete, aveți nevoie de un recipient cu o soluție de curățare și o sursă de vibrații mecanice de frecvență ultrasonică, numită emițător de ultrasunete . Suprafața traductorului cu ultrasunete , corpul recipientului și chiar și piesa care trebuie curățată pot acționa ca un emițător . În aceste din urmă cazuri, traductorul cu ultrasunete este atașat, respectiv, de corp sau de piesa de prelucrat.
Un traductor ultrasonic transformă vibrațiile electrice aplicate în vibrații mecanice de aceeași frecvență. Majoritatea instalațiilor folosesc frecvențe de la 18 la 44 kHz cu o intensitate de oscilație de 0,5 până la 10 W/cm². Limita superioară a intervalului de frecvență se datorează mecanismului de formare și distrugere a bulelor de cavitație: la o frecvență foarte mare, bulele nu au timp să se prăbușească, ceea ce reduce efectul de microșoc al cavitației.
Traductoarele pot fi magnetostrictive sau piezoceramice . Primele se disting prin dimensiunea și masa mai mare, eficiența semnificativ mai mică , dar vă permit să obțineți o putere mare, de ordinul mai multor kilowați. Traductoarele piezoceramice sunt mai compacte, mai ușoare, mai economice, dar puterea lor, de regulă, nu este atât de mare - până la câteva sute de wați. O astfel de putere este insa suficienta pentru marea majoritate a aplicatiilor, in conditiile in care in instalatiile mari se folosesc mai multe emitatoare deodata.
Cele mai cunoscute aparate sunt băile cu ultrasunete , instalații special concepute pentru curățarea cu ultrasunete. Traductoarele din astfel de băi, de regulă, sunt fie încorporate în găuri în carcasă, fie atașate la carcasă, făcându-l un radiator, fie plasate în interior ca module separate. Fiecare metodă are propriile sale avantaje și dezavantaje.
Module separate de traductoare ultrasonice (emițătoare) pot fi încorporate în liniile de producție unde este necesară curățarea rapidă și de înaltă calitate. Deci, de exemplu, o fac pentru curățarea continuă a metalului laminat și a sârmei în diferite etape ale producției și utilizării lor.
Traductoarele cunoscute sunt realizate sub formă de scule de mână mici pentru curățarea precisă a suprafețelor complexe.