Схема ультразвукового генератора

Содержание

Ультразвук и ультразвуковые установки. Виды ультразвуковых установок.

В основе данного способа обработки лежит механическое воздействие на материал. Ультразвуковым он называется потому, что частота ударов соответствует диапазону неслышимых звуков ( f = 6-105кГц ).

Звуковые волны представляют собой механические упругие колебания, которые могут распространяться только в упругой среде.

При распространении звуковой волны в упругой среде материальные частицы совершают упругие колебания около своих положений со скоростью, которая называется колебательной.

Сгущение и разряжение среды в продольной волне характеризуется избыточным, так называемым звуковым давлением.

Скорость распространения звуковой волны зависит от плотности среды, в которой она движется. При распространении в материальной среде звуковая волна переносит энергию, которая может использоваться в технологических процессах.

Достоинства ультразвуковой обработки:

— возможность получения акустической энергии различными техническими приёмами;

— широкий диапазон применения ультразвука (от размерной обработки до сварки, пайки и т. д.);

— простота автоматизации и эксплуатации;

Недостатки:

— повышенная стоимость акустической энергии по сравнению с другими видами энергии;

— необходимость изготовления генераторов ультразвуковых колебаний;

— необходимость изготовления специальных инструментов со специальными свойствами и формой.

Ультразвуковые колебания сопровождаются рядом эффектов, которые могут быть использованы как базовые для разработки различных процессов:

— кавитация, т. е. образование в жидкости пузырьков и лопание их.

При этом возникают большие местные мгновенные давления, достигающие 108Н/м2;

— поглощение ультразвуковых колебаний веществом, в котором часть энергии превращается в тепловую, а часть расходуется на изменение структуры вещества.

Эти эффекты используются для:

— разделения молекул и частиц различной массы в неоднородных суспензиях;

— коагуляции (укрупнения) частиц;

— диспергирования (дробления) вещества и перемешивания его с другими;

— дегазации жидкостей или расплавов за счёт образования всплывающих пузырьков больших размеров.

1.1. Элементы ультразвуковых установок

Любая ультразвуковая установка (УЗУ) включает в себя три основных элемента:

— источник ультразвуковых колебаний;

— акустический трансформатор скорости (концентратор);

— детали крепления.

Источники ультразвуковых колебаний (УЗК) могут быть двух видов – механические и электрические.

Механические преобразуют механическую энергию, например, скорость движения жидкости или газа. К ним относятся ультразвуковые сирены или свистки.

Электрические источники УЗК преобразуют электрическую энергию в механические упругие колебания соответствующей частоты. Преобразователи бывают электродинамические, магнитострикционные и пьезоэлектрические.

Наибольшее распространение получили магнитострикционные и пьезоэлектрические преобразователи.

Принцип действия магнитострикционных преобразователей основан на продольном магнитострикционном эффекте, который проявляется в изменении длины металлического тела из ферромагнитных материалов (без изменения их объёма) под действием магнитного поля.

Магнитострикционный эффект у различных материалов различен. Высокой магнитострикцией обладают никель и пермендюр (сплав железа с кобальтом).

Пакет магнитострикционного преобразователя представляет собой сердечник из тонких пластин, на котором размещена обмотка для возбуждения в нём переменного электромагнитного поля высокой частоты.

Принцип действия пьезоэлектрических преобразователей основан на способности некоторых веществ изменять свои геометрические размеры (толщину и объём) в электрическом поле. Пьезоэлектрический эффект обратим. Если пластину из пьезоматериала подвергнуть деформации сжатия или растяжения, то на её гранях появятся электрические заряды. Если пьезоэлемент поместить в переменное электрическое поле, то он будет деформироваться, возбуждая в окружающей среде ультразвуковые колебания. Колеблющаяся пластинка из пьезоэлектрического материала является электромеханическим преобразователем.

Широкое распространение получили пьезоэлементы на основе титана бария, цирконата-титана свинца.

Акустические трансформаторы скорости (концентраторы продольных упругих колебаний) могут иметь различную форму (рис. 1.1).

Рис. 1.1. Формы концентраторов

Они служат для согласования параметров преобразователя с нагрузкой, для крепления колебательной системы и ввода ультразвуковых колебаний в зону обрабатываемого материала. Эти устройства представляют собой стержни различного сечения, выполненные из материалов с коррозионной и кавитационной стойкостью, жаростойкостью, стойкостью к агрессивным средам.

1.2. Технологическое использование ультразвуковых колебаний

В промышленности ультразвук используется по трём основным направлениям: силовое воздействие на материал, интенсификация и ультразвуковой контроль процессов.

Силовое воздействие на материал

Применяется для механической обработки твёрдых и сверхтвёрдых сплавов, получения стойких эмульсий и т. п.

Наиболее часто применяются две разновидности ультразвуковой обработки на характерных частотах 16–30 кГц:

— размерная обработка на станках с применением инструментов;

— очистка в ваннах с жидкой средой.

Основным рабочим механизмом ультразвукового станка является акустический узел (рис. 1.2). Он предназначен для приведения рабочего инструмента в колебательное движение. Акустический узел получает питание от генератора электрических колебаний (обычно ламповый), к которому подключается обмотка 2.

Главным элементом акустического узла является магнитострикционный (или пьезоэлектрический) преобразователь энергии электрических колебаний в энергию механических упругих колебаний – вибратор 1.

Рис. 1.2. Акустический узел ультразвуковой установки

Колебания вибратора, который переменно удлиняется и укорачивается с ультразвуковой частотой в направлении магнитного поля обмотки, усиливаются концентратором 4, присоединённым к торцу вибратора.

К концентратору крепится стальной инструмент 5 так, чтобы между его торцом и обрабатываемой деталью 6 оставался зазор.

Вибратор помещается в эбонитовый кожух 3, куда подаётся проточная охлаждающая вода.

Инструмент должен иметь форму заданного сечения отверстия. В пространство между торцом инструмента и обрабатываемой поверхностью детали из сопла 7 подаётся жидкость с мельчайшими зёрнами абразивного порошка.

От колеблющегося торца инструмента зёрна абразива приобретают большую скорость, ударяются о поверхность детали и выбивают из неё мельчайшую стружку.

Хотя производительность каждого удара ничтожно мала, производительность установки относительно высока, что обусловлено высокой частотой колебаний инструмента (16–30 кГц) и большим количеством зёрен абразива, движущихся одновременно с большим ускорением.

По мере снятия слоёв материала производится автоматическая подача инструмента.

Абразивная жидкость подаётся в зону обработки под давлением и вымывает отходы обработки.

С помощью ультразвуковой технологии можно выполнять такие операции, как прошивка, долбление, сверление, резание, шлифование и другие.

Ультразвуковые ванны (рис. 1.3) применяются для очистки поверхностей металлических деталей от продуктов коррозии, плёнок окислов, минеральных масел и др.

Работа ультразвуковой ванны основана на использовании эффекта местных гидравлических ударов, возникающих в жидкости под действием ультразвука.

Принцип действия такой ванны состоит в следующем: обрабатываемая деталь (1) погружается в бачок (4), заполненный жидкой моющей средой (2). Излучателем ультразвуковых колебаний является диафрагма (5), соединённая с магнитострикционным вибратором (6) с помощью клеящего состава (8). Ванна установлена на подставке (7). Волны ультразвуковых колебаний (3) распространяются в рабочей зоне, где производится обработка.

Рис. 1.3. Ультразвуковая ванна

Наиболее эффективна ультразвуковая очистка при удалении загрязнений из труднодоступных полостей, углублений и каналов небольших размеров. Кроме того, этим методом удаётся получить стойкие эмульсии таких несмешивающихся обычными способами жидкостей как вода и масло, ртуть и вода, бензол и другие.

Аппаратура УЗУ сравнительно дорога, поэтому экономически целесообразно применять ультразвуковую очистку небольших по размеру деталей только в условиях массового производства.

Интенсификация технологических процессов

Ультразвуковые колебания существенно изменяют ход некоторых химических процессов. Например, полимеризация при определённой силе звука идёт более интенсивно. При снижении силы звука возможен обратный процесс – деполимеризация. Поэтому это свойство используется для управления реакцией полимеризации. Изменяя частоту и интенсивность ультразвуковых колебаний, можно обеспечить требуемую скорость реакции.

В металлургии введение упругих колебаний ультразвуковой частоты в расплавы приводит к существенному измельчению кристаллов и ускорению образования наростов в процессе кристаллизации, уменьшению пористости, повышению механических свойств затвердевших расплавов и снижению содержания газов в металлах.

Ультразвуковой контроль процессов

С помощью ультразвуковых колебаний можно непрерывно контролировать ход технологического процесса без проведения лабораторных анализов проб. Для этой цели первоначально устанавливается зависимость параметров звуковой волны от физических свойств среды, а затем по изменению этих параметров после действия на среду с достаточной точностью судят о её состоянии. Как правило, применяются ультразвуковые колебания небольшой интенсивности.

По изменению энергии звуковой волны можно контролировать состав различных смесей, не являющихся химическими соединениями. Скорость звука в таких средах не изменяется, а наличие примесей взвешенного вещества влияет на коэффициент поглощения звуковой энергии. Это даёт возможность определить процентное содержание примесей в исходном веществе.

По отражению звуковых волн на границе раздела сред («просвечивание» ультразвуковым лучом) можно определить наличие примесей в монолите и создать приборы ультразвуковой диагностики.

Выводы: ультразвук – упругие волны с частотой колебаний от 20 кГц до 1 ГГц, не слышимые человеческим ухом. Ультразвуковые установки широко используют для обработки материалов за счет высокочастотных акустических колебаний.

Ультразвуковая очистка поверхностей

Очистка поверхности играет важную роль в производстве — от электроники до технологии нанесения покрытий. Традиционно очистка деталей подразумевает использование химических средств — хлорированных или фторированных растворителей, щелочей, кислот, обезжиривателей, спиртов, либо механическую очистку с помощью абразивов или щеток. Однако такие методы очистки не всегда эффективны, особенно для деталей со сложной формой, к тому же эти технологии наносят вред окружающей среде. Эти трудности успешно преодолеваются с помощью ультразвуковой технологии очистки.

Звук с частотой свыше 18 килогерц считается ультразвуковым, он не может быть услышан человеческим ухом. Наиболее широко используемые частоты для промышленной очистки находятся в интервале между 20 кГц и 50 кГц. Частоты 40…70 кГц чаще применяются в небольших настольных ультразвуковых очистителях для обработки ювелирных изделий и в стоматологических кабинетах, для чистки мелких деталей, оптики. Очистка изделий, эксплуатирующихся в тяжелых условиях (блоки цилиндров, тяжелые металлические детали), удаление тяжелых загрязнений производится при частоте ультразвука 20…40 кГц.

Ультразвук может очистить от таких загрязняющих веществ, как масло, жир, шлам, смазочно-охлаждающие жидкости, а очищаемые материалы — металлы, стекло, керамика, пластмассы. Ультразвуковая обработка может с успехом применяться также для полировки поверхностей.

Примеры ультразвуковой очистки

Любая точка в звукопроводящей среде при воздействии ультразвука попеременно подвергается сжатию, а затем разрежению. В точке сжатия давление в среде является положительным. В точке разрежения давление в среде является отрицательным. При достаточно высокой амплитуде или «громкости» звука при переходе из зоны положительного в зону отрицательного давления возникает явление кавитации — «взрыв» вакуумных кавитационных пузырьков микронного размера в большом количестве, вызывающий ударную волну, скорость которой достигает 400 км/ч.

В пузыре непосредственно перед взрывом (рис. 1), накапливается огромное количество энергии. Благодаря сочетанию давления (до 700 атмосфер), температуры (около 5000 градусов Цельсия) и скорости ударной волны, струя освобождает поверхность от загрязняющих веществ. Вследствие небольшого размера струи и относительно большой энергии, ультразвуковая чистка может производиться даже в маленьких щелях.

В случае химической очистки путем растворения загрязнений реагент должен войти в прямой контакт с загрязнителем. Когда химический очиститель растворяет загрязнения, на границе развивается насыщенный слой и очищающее действие останавливается (рис.2).

Ультразвуковая кавитация и взрывы микропузырьков эффективно вытесняют насыщенный слой, позволяя свежей порции химического реагента соприкоснуться с загрязнителем. Это особенно полезно, когда необходимо очистить неровные поверхности или внутренние полости (рис.3).

Некоторые типы загрязнений состоят из нерастворимых частиц, удерживающихся на поверхности с помощью ионных сил. Для удаления этих частиц достаточно их смещения, чтобы разорвать силы притяжения с поверхностью. Этому способствуют кавитационные пузырьки (рис. 4). Эффект ультразвука, по существу, создает механическое микро-перемешивание, которое эффективнее удаляет растворимые и нерастворимые загрязнители.

Тип раствора, используемого в ультразвуковой очистке, является очень важным фактором. Растворители, такие как 1,1,1-трихлорэтан и фреон, эффективно использовались в течение многих лет, но с появлением Монреальского протокола, регламентирующего устранение основных озоноразрушающих веществ к 1996 году, химические компании разработали новые продукты, отвечающие требованиям операций по ультразвуковой очистке и совместимые с здоровьем и благополучием общества.

Лучше всего использовать моющие средства на водной основе. Вода является отличным растворителем, нетоксична, не воспламеняется, и безопасна для окружающей среды. Утилизировать отработанную воду с загрязнениями уже гораздо труднее. Обработка деталей сложной формы чистой водой может быть осложнена. В растворах без моющих средств существует высокое поверхностное натяжение, что делает затруднительной очистку в труднодоступных местах.

В таблице 1 представлены рекомендации для выбора соответствующих моющих средств для применения при ультразвуковой очистке (для увеличения нажмите на таблицу).

Температура является важным параметром для максимизации интенсивности кавитации. В чистой воде кавитация достигает максимума примерно при 71 градусе Цельсия. Щелочные водные растворы наиболее эффективно очищают при температуре 82 градуса. Растворители должны использоваться при температуре, по меньшей мере на 6 градусов ниже их температуры кипения.

Парообразная кавитация, при которой пузырьки наполнены паром кавитирующей жидкости, является самой эффективной формой кавитации. Рабочая жидкость должна иметь наименьшую вязкость и содержать наименьшее количество растворенного газа для достижения максимального эффекта кавитации, для чего ее перед очисткой подвергают дегазации под действием ультразвука и повышенной температуры.

Основными элементами оборудования для ультразвуковой очистки являются ультразвуковой преобразователь и генератор, а также емкость, заполненная водным раствором.

Ультразвуковой генератор превращает электроэнергию от сети переменного тока с частотой 50 или 60 Гц в электрическую энергию на частоте ультразвука (рис.5).

Относительно недавно в производстве ультразвуковых генераторов появились новые технологии, которые могут повысить эффективность использования ультразвуковой очистки. К ним относятся квадратные звуковые волны, пульсирующая ультразвуковая энергия и регулируемая частота на выходе генератора. Наиболее продвинутые ультразвуковые генераторы имеют приспособления для регулировки различных параметров вывода для настройки выхода ультразвуковой энергии.

Применение прямоугольного сигнала («квадратных» волн) позволяет достичь в акустическом выходе богатой гармоники. В результате получается многочастотная система ультразвуковой очистки, которая одновременно вибрирует на нескольких частотах.

В импульсном режиме ультразвуковая энергия включается и выключается каждые несколько секунд или нескольких сотен раз в секунду. При медленных скоростях импульсов происходит более быстрая дегазация рабочей жидкости, пузырькам воздуха предоставляется возможность подняться к поверхности жидкости в течение времени, когда ультразвук выключен.

Регулируемая частота также может быть смодулирована от одного раза в несколько секунд до нескольких сотен раз в секунду. Регулирование частоты может потребоваться для предотвращения повреждения чувствительных деталей.

Ультразвуковой преобразователь преобразует энергию от генератора в механические вибрации. Есть два основных типа ультразвуковых преобразователей, используемых на сегодняшний день: магнитострикционные и пьезоэлектрические.

Магнитострикционные преобразователи используют принцип магнитострикции, в котором определенные материалы расширяются и сжимаются при размещении в переменном магнитном поле. Переменная электрическая энергия ультразвукового генератора сначала трансформируется в катушке в переменное магнитное поле. Затем переменное магнитное поле используется, чтобы вызвать механические колебания в ультразвуковом диапазоне частот в полосе из никеля или другого магнитострикционного материала.

Из-за присущих механических ограничений по размерам аппаратных средств, а также сложности генерирования магнитного поля высокой мощности магнитострикционные преобразователи редко работают на частотах выше 20 килогерц. Магнитострикционные преобразователи менее эффективны, чем пьезоэлектрические, и потому, что они требуют двойного преобразования энергии.

Пьезоэлектрические преобразователи могут работать наилучшим образом в диапазоне мегагерц. Пьезоэлектрические преобразователи превращают электрическую энергию переменного тока непосредственно в механическую энергию посредством пьезоэлектрического эффекта, при котором определенные материалы изменяют размер, когда к ним прикладывается электрический заряд. Подавляющее большинство преобразователей, применяемых сегодня для ультразвуковой очистки, работают на пьезоэлектрическом эффекте, в качестве пьезоэлектрического материала чаще всего устанавливается кристалл цирконата свинца.

Пьезоэлектрические преобразователи, однако, имеют и ряд недостатков. Наиболее распространенной проблемой является то, что производительность пьезоэлектрического устройства со временем ухудшается. Это может происходить по нескольким причинам. Кристалл имеет тенденцию деполяризоваться с течением времени и при длительной эксплуатации. Кроме того, такие преобразователи часто закрепляются в емкости на эпоксидном клее, который проявляет усталостное разрушение на высоких частотах ультразвука и при высокой температуре.

Кавитационная эрозия ультразвуковых емкостей — также обычное явление, которое может привести к повреждению датчиков и проводов, сделав устройство неработоспособным и привести к необходимости дорогостоящего ремонта.

Простейший аппарат для ультразвуковой очистки представляет собой емкость с подогревом в контейнере (рис.6).

Более сложные системы ультразвуковой очистки включают одну или несколько емкостей для полоскания, дополнительные ванны очистки, осушители с горячим воздухом, систему автоматизации (рис.7).

Мелкие детали при обработке складывают в корзины, а крупные, например, блоки цилиндров, перемещают с помощью лебедок и талей.

Наибольшее количество установок имеют погружные ультразвуковые преобразователи, которые устанавливаются на нижней или боковых частях емкостей. Погружные ультразвуковые преобразователи обеспечивают максимальную простоту установки и обслуживания. Они также могут использоваться для модернизации существующих на предприятии гальванических линий.

Что такое ультразвуковая ванна?

Высокочастотные волны могут воздействовать на материалы в агрессивной среде. Принцип работы ультразвуковой ванны состоит в помещении деталей в специальную жидкость, затем воздействием волн происходит движение составляющих. Повышение давления приводит к процессу кавитации на молекулярном уровне, образовавшиеся пузырьки во время движения атомов взрываются. О том, как пользоваться ультразвуковой ванной, можно узнать из инструкции по эксплуатации изделия, к различным материалам применяется воздействия давления необходимыми пропорциями.

Ультразвуковая ванна состоит из чаши для жидкости, изготавливаемой из нержавеющих сплавов металла. Для домашнего использования или очистки небольших изделий применяется ванна объемом до литра. Промышленными производствами используется большие объемы чаш, которыми возможно очистить объемные предметы. Частота и диапазон ультразвуковых волн работает в режимах от 18 до 120 кГц, звуки на таких уровнях не слышны человеку. Воздействие ультразвуком происходит в различных сферах, от больниц до ювелирных мастерских, при наличии определенных навыков возможно сделать ультразвуковую ванну своими руками.

Типы загрязнений

Различная среда применения делает ультразвуковую ванну универсальным устройством. Основное применение механизм нашел автосервисами и производствами, где необходимо убрать следующие типы загрязнений:

  • твердотельные осадки, которые появляются процессом эксплуатации механизмов;
  • защитные покрытия пленка удаляются перед соединением посредством пайки или внутри изделий, препятствующих нормальной работе;
  • окисления и коррозийные отложения.

В ультразвуковой ванне, изготовленной своими руками, возможно промывать печатные платы и другие радиотехнические материалы. Перед применением достаточно погрузить деталь в жидкость, запустить процесс.

Особенности конструкции

За работу отвечает главная составляющая часть системы – излучатель. Его предназначение состоит преобразованием электрической энергии в механические колебания. Воздействие энергии происходит на деталь через стенку устройства, вследствие этого происходит процесс очистки. Ультразвуковая ванная включает генератор частот, устройство которого отвечает за формирование волн путем применения электрических колебаний.

Конструкция УЗ ванны

Качественная очистка деталей достигается воздействием волной при определенной температуре. Нагревательные элементы контролируют температуру жидкости, соответствием с заданными параметрами. Импульсная работа требует контроля процессов, происходящий при обработке деталей ультразвуком. Очистка деталей производится поэтапно:

  • очищенный раствор заливается в емкость;
  • опускается предмет, для лучшего воздействия используются подставки, чтобы деталь находилась посредине чаши;
  • после включения прибора образовываются пузыри на поверхности жидкости;
  • пузырьки воздействуют на деталь при труднодоступных местах, очищая грязь.

Обработка деталей происходит достаточно долго, в зависимости от количества загрязнений. Отложения большими количествами могут подвергаться обработке ультразвуком до 10 часов.

Преимущества применения

Приобретенное или изготовленное своими руками устройство имеет ряд преимуществ перед механическим воздействием на детали. Основные положительные стороны применения ультразвуковой ванной:

  • Отсутствие траты времени, исключается взаимодействие с деталью процессом очистки, необходим только промежуточный контроль.
  • Химическое вещество не вредит здоровью человека при соблюдении определенных условий. Достаточно надеть резиновые перчатки при контакте с обработанной деталью.
  • Механической очисткой невозможно быстро и эффективно избавится от налета и грязи в труднодоступных местах. Ультразвук поможет подобраться ко всем щелям и углам детали, не оставив грязи.
  • Воздействие на деталь ультразвуком сводит к нулю риск получения в результате испорченной детали. Механические повреждения исключаются, что нельзя сказать о механическом способе очистки.

Область применения ультразвуковой ванны широка, устройство реализуется на специальных порталах бытовой техники или специализированных торговых точках.

Как сделать ультразвуковую ванну своими руками

Перед сборкой ультразвуковой ванны своими руками необходимо разобраться, какие предложения имеются на рынке.

Существует несколько видов ванн, предлагаемых производителями:

  • Портативные устройства применяются домашним хозяйством, а также при обработке небольших изделий. Объем чаши варьируется от 1 до 2-х литров, стоит такое устройство от 5000 до 20000 рублей.
  • Промышленные модификации применяются крупными производствами, автосервисами, позволяют обработать большое количество изделий за один раз, цена может доходить до 50 тысяч рублей.

Генератор ультразвук своими руками

При определенных навыках, возможно изготовить ультразвуковую ванну своими руками. При наличии инструментов и доступа к аксессуарам, которые реализуются магазинами радиодеталей, можно сэкономить до 3 частей от стоимости нового устройства. Для самостоятельного изготовления понадобятся следующие элементы:

  • Емкость для погружения изделий, изготовленная из нержавеющей стали. Она должна устойчиво стоить на месте, иметь небольшой подъем для доступа к нижней части.
  • Трубка из стекла или пластмассы.
  • Насос для закачки жидкости, подойдет небольшой мощности, цена его не так высока.
  • Магнит формой круга, возможно демонтировать с неиспользуемых динамиков.
  • Катушка с ферритовым стержнем, суд из керамики или фарфора.
  • Импульсный трансформатор, реализуется точками продажи радиодеталей, цена начинается от 300 рублей.

Также для работы понадобится жидкость и питание от электросети 220 Вольт.

Сборка ультразвуковой ванны своими руками

После подготовки всех материалов, можно приступать к сборке ультразвуковой ванны своими руками. Первым шагом является намотка ферритовой проволоки на пластмассовую трубку, стержень может находится в свободной форме, стабильное крепление не потребуется. Магнит прикрепляется к концу стержня, результатом получается магнитно — фрикционный излучатель.

Следующий этап подразумевает сверление своими руками отверстий на дне емкости уз ванны. Сосуд прикрепляется к емкости из стали, рядом изготавливаются отверстия для подачи и слива жидкости. Нанос поможет быстрее производить операции подачи жидкости к ванне, для слива можно обойтись обычным шлангом, подведенным к ёмкости.

Трансформатор импульсного типа производит подачу тока повышенного напряжения, что повышает эффективность устройства. За неимением доступа к радиодеталям, можно извлечь трансформатор из непригодного телевизора или монитора телескопического образца. После сборки и подсоединения всех элементов ультразвукового трансформатора производится пробный запуск. В процессе работы важно соблюдать правила техники безопасности, не использовать устройство без жидкости, не трогать деталь во время обработки.

Какая жидкость применяется в ультразвуковой ванне

Жидкость для ультразвуковых ванн найти в продаже можно реже, чем само устройство. Для воздействия на очищаемые детали применяется два варианта растворов:

  1. Раствор поверхностно — активного вещества с водой, применяется для очистки драгоценных металлов.
  2. Раствор на спиртовой основе. Жидкость, которая используется при очистке монтажных плат и микросхем, отлично препятствует образованию коррозии на деталях последующим временем.

Кислотные очистители

Существуют различные варианты растворов, которые применяются в домашних условиях. Некоторые владельцы ультразвуковых ванн применяют дизельное топливо или бензин, работа с такими элементами требует повышенной внимательности, т.к. они взрывоопасны. Самостоятельно возможно изготовить жидкость из основных компонентов порошка или моющего средства.

Правила эксплуатации ультразвуковых ванн

Работа с устройством не отличается его конструкцией или изготовителем. Изготовленная своими руками ванна, или приобретенная на рынке требует соблюдения некоторых правил техники безопасности. Также механизм может элементарно сломаться, если не следовать правилам:

  • Установка детали производится только надев резиновые перчатки, это обуславливается агрессивной средой жидкости, которая может привести к аллергии или другим повреждениям кожи.
  • Категорически исключается запуск пустого устройства. При работе с самодельными конструкциями, ферритовый стержень может разлететься на куски под воздействием высокочастотного электричества. В покупных устройствах устанавливается функция отключения при отсутствии жидкости.
  • Перед запуском важно провести осмотр корпуса устройства от признаков течи и других повреждений.

Важно следить за техническим состоянием электро цепи, не исключены короткие замыкания, перегрев трансформатора при длительной эксплуатации ультразвуковой ванночки. При работе с мелкими детали возможно сэкономить время на обработку и жидкость, достаточно поместить деталь в стакан с жидкостью, затем к устройству, наполненному обычной водой.

Область применения ультразвуковых ванн

На основании применения ультразвука очищаются многие детали. Доступность конструкции делает все более популярным использование ультразвуковые ванны в различных отраслях.

  1. Ювелиры используют ванну для очистки старых изделий от сажи и грязи. Труднодоступные места с легкостью очищаются путем применения специального раствора. Способ важен тем, что на деталях не остается следов механических воздействий, что особенно важно при работе с антикварными деталями.
  2. Оптические изделия, всевозможные линзы легко поддаются очистке ультразвуком.
  3. Электронной промышленностью используется при обработке старых монтажных плат, механическим воздействием невозможно очистить элементы радиотехники, существует вероятность повредить важные соединения.
  4. Химическая промышленность определила устройство как возможный механизм ускорения процессов путем кавитационных воздействий.
  5. Автомобильная промышленность и типографические станции применяют ультразвуковые машины для промывки механизмов и узлов.

Также устройство широко используется автосервисами при очистке карбюраторов, инжекторов, дроссельных заслонок. В некоторых сервисных центрах по ремонту мобильных устройств применяется ванна для очистки плат от наростов припоя с мелких деталей.

Правила выбора

Перед выбором ванны следует обратить внимание на множество параметров, основные из которых при неправильном выборе могут исключить выполнение работ. От размеров устройства напрямую зависит его цена, мощность. Некоторые модификации оснащены сенсорными панелями для облегченного управления. Очистка небольших предметов не требует увеличенного объема чаши, наоборот, повышенный объем требует большего расхода жидкости, которую невозможно использовать вторично.

Одним из важных критериев является наличие нагревательного элемента, который поддерживает температуру жидкости в определенных рамках. Подогрев производится для более быстрого процесса, экономии времени на очистку изделия. Таймер позволит задавать определенное время, оповещать при окончании работ.

Необходимо обратить внимание на наличие комплектом специальных зажимов и корзинок, которые облегчат погружение детали в емкость.

Ремонт ультразвуковой ванны

Вне зависимости от качества устройства, применение в агрессивной среде вызывает потребность к ремонту. Техническое обслуживание и ремонт ультразвуковой ванны доступно не каждым сервисом, ввиду отсутствия квалификации мастеров.

Самостоятельный ремонт механизма включает в себя предварительный визуальный осмотр. Поверхностный анализ начинается с проверки кабеля на наличие пробоев, отсутствие течи жидкости и громыханий внутри корпуса, после этого необходимо проверить:

  • электронную плату, прикреплённую в нижней части механизма;
  • элементы питания;
  • пьезоизлучатель;
  • сетевой выключатель или таймер.

Диагностика УЗ ванны

Диагностика определенного узла может быть выполнена самостоятельно, лучшим будет возможность установки вышедшего из строя элемента на другой аппарат. В некоторых инструкциях описано, как последовательно проводить техобслуживание, лучше для безопасной работы и быстрого эффекта следовать рекомендациям производителя.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

С техническим прогрессом наши дома начали наполняться предметами повседневного пользования, что во много раз упрощают жизнь. Некоторую технику, которую ранее применяли лишь в промышленных условиях, делают более компактной и подстраивают под использование рядовым потребителем.

Внести частичку прогресса в свой дом можно и самому.

Ультразвуковая ванна своими руками позволит сэкономить финансы и принести большую пользу в хозяйстве.

Что собой представляет ультразвуковая ванна?

Продлить жизнь элементам стиральной машины? А может очистить драгоценные металлы от налета?

Казалось бы, не столь популярная конструкция ранее может стать незаменимым помощником в абсолютно любом деле, связанном с очисткой от накипи и следов коррозии.

1) Конструкция ультразвуковой ванны.

Главным компонентом конструкции ультразвуковой ванны является преобразователь электрической энергии в механическую. По всей площади емкости происходит распространение ультразвуковых волн, которые и воздействуют на погружаемый объект.

Ультразвуковая волна – звуковая частота, не воспринимаемая на слух. Находится в пределах 17 — 118 килогерц.

Чтобы получить такой диапазон, требуется специальный частотный преобразователь.

На входе при помощи действия электроэнергии снижается уровень колебания частот до ультразвуковых. Именно они и влияют на разрушение результатов процесса коррозии.

Ну и для повышения КПД используется нагревательный элемент, который располагают под основой ёмкости из нержавейки с излучателем.

В совокупности рассмотренные 3 элемента составляют цепь, способную импульсивно действовать на погруженный объект и проводить его очистку.

Как работает прибор?

Ультразвуковая ванна своими руками или купленная, работают по одному и тому же принципу. Волны влияют на структуру и расщепляют элементы со слабой кристаллической решеткой. Ржавчина, накипь, налет – вещества, которые подпадают под эту категорию.

Для очистки с помощью ультразвуковой ванны нужно:

  1. В нержавеющий резервуар налить специальную жидкость по очистке.
  2. Поместить предмет в раствор.
  3. Включить ультразвуковую ванну.
  4. Если периодически начали появляться мелкие пузырьки на поверхности — это признак успешной работы.

  5. Вытащить предмет после 3 – 10 часов в растворе.

Длительность нахождения детали в жидкости зависит от степени его начального загрязнения. Если накипь слоем с палец, на очистку может уйти более 5 часов.

Пузырьки, которые выделяются в ультразвуковой ванне, постепенно «съедают» частички коррозии на предмете, помещенном в состав. Большим плюсом является возможность очистить даже самые труднодоступные места, что практически невозможно сделать просто своими руками.

2) Где применяются ультразвуковые ванны?

На сегодняшний день сфера применения ультразвуковых ванн весьма широка.
Промышленные предприятия уже достаточно долго используют эту технологию для своих нужд, но к нам в дом процесс очистки предметов подобным образом пришел лишь недавно.

Сферы применения ультразвуковых ванн:

  1. Ювелирное дело.

    Налет на золоте и серебре удаляется в течение 20 — 40 минут.

    Небольшие частные ремонтные конторки часто держат у себя подобную конструкцию, которая в 60% случаев сделана своими руками.

  2. Оптика.

    Составляющие оптических приборов в промышленном масштабе также поддаются процессу коррозии.

    Очистка в ультразвуковой ванне — самый безопасный и быстрый метод восстановить работоспособность деталей.

  3. Электроника.

    Платы портативной и другой техники очень хрупкие, потому обработка механическим путем им только навредит.

  4. Химия.

    Ускорение протекания некоторых химических реакций за счет воздействия ультразвуковой обработкой.

  5. Полиграфия и автомобильная промышленность.

    Очистка всех металлических деталей от признаков старения.

В домашних условиях можно с помощью ультразвуковой ванны очистить элементы бытовых электроприборов и продлить их жизнь. Наиболее полезен метод будет для нагревательных элементов стиральных машин, которые постоянно страдают от накипи.

Новинки оборудования для малого бизнеса: сферы применения

Преимущества очистки в ультразвуковой ванне:

  • Экономия личного времени.

    При очистке своими руками все время уходит на непосредственное взаимодействие с объектом.

    В нашем случае достаточно будет положить деталь в ультразвуковую ванну и включить устройство.

  • Вы не вредите своему здоровью.

    Прямой контракт с активными химическими веществами сводится к 2 — 3%.

    Если быть аккуратным, а также использовать резиновые перчатки, то вы будете защищены на 100%.

  • Очистка труднодоступных мест.

    Мелкие щели или даже микротрещины, куда могла пробраться грязь — ничто не сможет избежать действия ультразвука.

  • Отсутствие механических повреждений после обработки.

    В отличие от механического воздействия, риск привести деталь в неисправность при ультразвуковой чистке сводится к нулю.

  • Область применения ультразвуковых ванн очень широка не только в промышленных масштабах, но и в домашнем хозяйстве.

    Хоть этот предмет и не является столь распространенным в нашей стране, его можно найти на специализированных сайтах по продажам бытовой техники.

    Как сделать ультразвуковую ванну своими руками?

    Что если нет желания тратить лишние 5000 — 8000 рублей на предмет бытовой утвари, который не так уж и часто используется?

    Решением станет ультразвуковая ванна своими руками. Во сколько она вам обойдется, и какие от этого выгоды — разберем ниже.

    1. Покупать ультразвуковую ванну или собирать самому?

    Для начала давайте разберемся, во сколько вам обойдется готовая ультразвуковая ванна.

    В зависимости от целей использования вы можете приобрести портативный вариант или его расширенную версию. Предприниматели, которые держат автомастерские, часто покупают такую технику для чистки деталей автомобилей (форсунки, клапаны и другое).

    По объему ультразвуковые ванны разделяют на:

  1. Портативные.

    *Небольшие устройства вместимостью 1 — 2 литра. Оптимальный вариант для домашнего пользования.

    Если у вас своя мастерская, можно заказать дополнительные опции за 20 — 30% к конечной цене.

  2. Промышленные.

    *Используются на специализированных предприятиях.
    Каждый такой агрегат оборудован по полной программе и может стать незаменимым помощником в ведении бизнеса.

Расценки на ультразвуковые ванны по стране скачут от 4 000 до 20 000 рублей на портативные и в пределах 15 000 – 40 000 на их промышленные аналоги. По минимальной цене вы получите стандартный агрегат с минимумом дополнительных функций.

Сборка ультразвуковой ванны своими руками может вам обойтись в 2 — 3 раза дешевле. Главное иметь начальные навыки владения паяльником и найти нужные материалы.

2. Инструкция по сборке ультразвуковой ванны своими руками.

Китайские модели быстро ломаются и не прослужат вам более 1 года. Цена на такое устройство растет пропорционально его вместимости.

Что если вам потребуется проводить чистку крупных сельскохозяйственных деталей, таких как трактор или комбайн?

Тратить 50 000 рублей на 3 – 4х-разовое использование в год будет не особо заманчивым предложением.

Именно поэтому стоит рассмотреть подобный вариант решения проблем.
Какие элементы для ультразвуковой ванны потребуются:

Металлическая основа Составляющая, на которой будет происходить крепёж всех элементов
Насос Для подачи раствора в ультразвуковую ванну
Импульсный трансформатор Его целью будет постоянное повышение силы напряжения
Керамическая емкость Основная рабочая область
4-5 магнитов Можно достать из старой советской электроники или купить новые
Катушка с ферритовым стержнем В свободном доступе на специализированных барахолках
Пластиковая трубка диаметром 2 — 3 см Для подачи/вывода жидкости
Раствор Жидкость, в которой будет происходить процесс очищения

Как сделать бассейн своими руками?

Все элементы стоит подготовить заранее.

Для сборки потребуются элементарные знания физики по школьной программе. Если вы на практике занимались сборкой домашней радиотехники, то соорудить ультразвуковую ванну не составит труда.

3. Пошаговый план сборки ультразвуковой ванны.

  1. Вокруг пластиковой трубки обматываем катушку с ферритовым стержнем.

    По окончании перемотки стержень необходимо оставить на конце катушки. На его свободный конец одевается магнит.

  2. У нас получилась одна из главных составляющих – ультразвуковой излучатель.
  3. Емкость из керамики крепим на металлической основе.

    В зависимости от ваших потребностей подбирайте соответствующий размер посудины.

    Полученная конструкция будет ванной для погружения деталей.

  4. Дно ванны просверливаем и вставляем в разъем наш ультразвуковой излучатель.
  5. Добавляем еще 2 отверстия для наполнения и слива очищающего вещества.
  6. Если в планах соорудить крупногабаритное устройство, следует позаботиться об установке насоса для быстрой подачи/откачки раствора.
  7. Для подачи импульсного напряжения используйте трансформатор со старого компьютера или телевизора.

    Таким образом, мы решим проблему с постоянным напряжением в сети цепи.

  8. Заполните ультразвуковую ванну и проверьте работоспособность.

Чтобы увидеть наглядный результат, потребуется около 3 часов.

Существует хитрость, которая позволит сэкономить кучу времени. Для тестирования подойдет обычная пищевая фольга.

Помните ее хорошенько и положите в наполненную керамическую емкость. После включения питания вы заметите, как фольга в местах сгибов начинает понемногу разлагаться. Весь тест займет не более 2 минут.

После удачного испытания вы можете считать, что ультразвуковая ванна своими руками готова к использованию.

4. Какая жидкость применяется в ультразвуковой ванне?

В зависимости от сферы работы растворы могут кардинально различаться. Найти в продаже жидкость для ультразвуковых ванн в 2 раза сложнее, чем купить само устройство.

Есть 2 варианта:

  1. Вода + ПАВ (поверхностно-активное вещество).

    *Используется для очистки от налета золота, серебра и других драгоценных материалов. В свободном доступе в хозяйственных магазинах страны.

  2. Спиртовой раствор.

    *Для работы с микросхемами и платами.

    Спирт предотвращает замыкание и прекрасно помогает в случаях, когда вода бессильна.

  3. Иногда для очистки деталей автомобильной техники используют керосиновые или бензиновые смеси, но из-за опасности воспламенения лучше перейти к более щадящим методам.

    Тут хорошим вариантом станут растворы порошков и других моющих средств.

    5. Правила эксплуатации ультразвуковых ванн.

    Устройство, сделанное своими руками или покупное, потребует от вас определенных условий использования. Чтобы прибор прослужил вам как можно дольше, следует придерживаться нескольких правил эксплуатации ультразвуковых ванн.

    3 основных правила:

    1. Не лезть своими руками в емкость при работе конструкции.

      Чтобы обезопасить себя, используйте резиновые перчатки.

    2. Не включать устройство, когда оно пустое.

      Особенно это правило важно соблюдать при работе с самодельными ваннами.

      Ферритовый стержень от влияния электричества может разлететься на части и навредить окружающим.

      На покупных устройствах все закрыто и обычно присутствует система автоматического отключения.

    3. Перед использованием осмотрите устройство на наличие механических повреждений, которые могут повлиять на работоспособность прибора и безопасность окружающих.

    Элементарные правила пожарной и эклектической безопасности также не стоит забывать. Короткие замыкания или проблемы с работой импульсивного трансформатора могут нести опасность при длительной работе устройства.

    Совет: если вам нужно очистить мелкую деталь, положите ее в стакан с раствором, а уже затем его поставьте в керамическую емкость, наполненную обычной водой.
    Метод позволит сохранить сырье и ваши деньги.

    Любое самодельное устройство периодически нуждается в проверке. Выявив заранее проблемные места можно избавить себя от лишних хлопот и опасностей в будущем.

    Хотите разобраться наглядно, как устроена и работает ультразвуковая ванна?

    Демонстрация разборки и описание принципа действия оборудования вы найдете в ролике:

    Мы рассмотрели, как создается ультразвуковая ванна своими руками, и что для этого требуется. Себестоимость такого устройства не более 1000 рублей, а если добыть все компоненты самому, получится вообще бесплатно.

Полезная статья? Не пропустите новые!
Введите e-mail и получайте новые статьи на почту

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *