Возникли вопросы?

Свяжитесь с нами удобным способом.

Получить поддержку касающуюся Кодов Сброса и прошивки можете в Telegram @PrintHelp_UA


Telegram
ВКонтакте
Online чат

Задать вопрос
Что такое ультразвук и кавитация?

Если какое-либо тело колеблется в упругой среде быстрее, чем среда успевает обтекать его, оно своим движением то сжимает, то разрежает среду. Слои повышенного и пониженного давления разбегаются от колеблющегося тела во все стороны и образуют звуковые волны.

Частота считается ультразвуковой, если она не превышает 150 кГц, сверх ультразвуковой для частот 150-800 кГц и гиперзвуковой для частот более 800 кГц. Для промышленных УЗ устройств используются частоты 20-50 кГц, а ванны более 50 кГц часто можно применяются в ювелирных мастерских и медицинских учреждениях.

Получение ультразвука

Излучатели ультразвука можно разделить на две большие группы.

1) Колебания возбуждаются препятствиями на пути струи газа или жидкости, или прерыванием струи газа или жидкости. Используются ограниченно, в основном для получения мощного УЗ в газовой среде.

2) Колебания возбуждаются преобразованием в механические колебаний тока или напряжения. В большинстве ультразвуковых устройств используются излучатели этой группы: пьезоэлектрические и магнитострикционные преобразователи.

В ультразвуковой обработке жидкостей основным действующим фактором является кавитация. На эффекте кавитации основаны следующие технологические процессы:

 - предотвращение образования накипи
- ультразвуковая очистка
- металлизация и пайка
- звукокапиллярный эффект - проникновение жидкостей в мельчайшие поры и трещины. Применяется для пропитки пористых материалов и имеет место при любой УЗ обработке твёрдых тел в жидкостях
- диспергирование твёрдых тел в жидкостях
- дегазация (деаэрирование) жидкостей
- кристаллизация
- интенсификация электрохимических процессов
- получение аэрозолей
- уничтожения микроорганизмов и стерилизация инструментов в медицине.

 При прохождении через жидкость звуковой волны большой интенсивности, возникает так называемая акустическая кавитация. В интенсивной звуковой волне во время полупериодов разрежения возникают кавитационные пузырьки, которые резко схлопываются при переходе в область повышенного давления.

Внешний вид микропузырька диаметром 1 мм, сделанный в лаборатории прикладной физики университета Вашингтона.

В кавитационной области возникают мощные гидродинамические возмущения в виде микроударных волн и микропотоков.
Кроме того, схлопывание пузырьков сопровождается сильным локальным разогревом вещества и выделением газа. При захлопывании пузырьков высвобождается огромная энергия. Судите сами, температура внутри пузырька может превышать 5000°С, а «внутрипузырьковое» давление достигает 10,000 PSI! Такое воздействие приводит к разрушению даже таких прочных веществ, как сталь и кварц.

Этот эффект используется для диспергировании твёрдых тел, получения мелкодисперсных эмульсий несмешивающихся жидкостей, возбуждения и ускорения химических реакций, уничтожения микроорганизмов, экстрагирования из животных и растительных клеток ферментов.
Итак, кавитация является важнейшим процессом ультразвуковой очистки. Скорость кавитации увеличивается в тех жидкостях, где связи между близкими частицами достаточно сильны. Поэтому теоретически, кавитация не возникнет в абсолютно чистой жидкости. И наоборот, после возникновения кавитации микропузырьки с газом поглощают энергию, наступает пузырьковая фаза роста кавитации, когда эффект микроударных волн достаточно низок. Поэтому перед началом очистки изделия желательно включить ванну на несколько минут для остановки процесса образования свободных пузырьков.
Высокочастотную акустическую энергию в жидкости создает ультразвуковой излучатель. Для эффективности процесса очистки звуковая энергия должна иметь свободную зону прохождения от излучателя до очищаемой поверхности.

В установках по ультразвуковой очистке с помощью кавитации и порождаемых ею микропотоков удаляют загрязнения как жёстко связанные с поверхностью, типа окалины, накипи, заусенцев, так и мягкие загрязнения типа жирных плёнок, грязи и т.п. Этот же эффект используется для интенсификации электролитических процессов. 

  Под действием ультразвука возникает такой любопытный эффект, как акустическая коагуляция, т.е. сближение и укрупнение взвешенных частиц в жидкости и газе. Физический механизм этого явления ещё не окончательно ясен. Акустическая коагуляция применяется для осаждения промышленных пылей, дымов и туманов при низких для ультразвука частотах до 20 кГц. Возможно, что благотворное действие звона церковных колоколов основано на этом эффекте.

Ультразвуковая мойка и очистка

В электронике, приборостроении, радиотехнике, оптике, точном машиностроении, медицине и фармакологии большой удельный вес занимает производство мелких и средних деталей, работа с лабораторными посудой и инструментом, в технологию изготовления и обработки которых включены операции очистки.

Основные преимущества ультразвуковой мойки и очистки перед всеми известными методами удаления загрязнений следующие: быстрота и высокое качество очистки, механизация трудоёмких ручных операций, исключение дорогостоящих токсичных и взрывоопасных растворителей и замена их более приемлемыми щелочными растворами, обработка изделий сложной конфигурации, возможность в ряде случаев удалять загрязнения, не поддающиеся удалению другими методами.

Оптимальная интенсивность ультразвуковых колебаний, используемых при очистке, составляет 3....5 Вт/см2 для водных растворов и 1....3 Вт/см2 для органических растворителей. 

Действие ультразвука в основном сказывается на ускорении процесса растворения загрязнений в растворителях, доставке свежих порций растворителя к загрязнённым поверхностям и удалении отделившихся частиц загрязнений из зоны очистки.

УЗ ванночка

Ультразвук чрезвычайно интересная вещь и можно предположить, что многие возможности его практического применения до сих пор не известны человечеству.  
Будем рады обсудить идеи, связанные с применением ультразвука для прочистки печатающих головок в нашем Форуме по СНПЧ - перейти к обсуждению в Форум


14618 Евгений 07:34 PM Tuesday, December 28, 2010

Похожие вопросы :