***کلیه حقوق مقالات درج شده در سایت نیوسادسازه متعلق به این شرکت است و هر گونه کپی برداری از آن پیگرد قانونی دارد***

 

انتخاب فرکانس در دستگاه شستشوی التراسونیک

تکنولوژی شستشو بی­‌تاثیر از رشد علم نبوده و پیوسته در حال پیشرفت می­‌باشد. در گذشته برای حذف چربی، حلال­‌های کلروفورم مورد استفاده قرار می­‌گرفت. امروزه به خاطر سلامتی کاربران، محافظت از لایه ازن و همچنین مشکلات زیست محیطی، استفاده از آن­ها منسوخ شده است. در عین حال با پیشرفت صنایع، به روشی نیاز بود تا بتوان قطعات را تمیز کرد. شستشوی آلتراسونیک روش نسبتا جدیدی است که مشکلات زیست محیطی روش­‌های قبلی را ندارد و علاوه بر حذف چربی از سطوح قطعات، نقاط کور قطعه را نیز تمیز می­‌کند. امروزه با پیشرفت ترانسدیوسرهای التراسونیک و کاهش قیمت، شرکت‌­های صنعتی ترجیح می­‌دهند این روش را جایگزین دستگاه­‌های شستشوی قدیمی کنند.

 

عملکرد دستگاه شستشوی التراسونیک

عملکرد دستگاه

اصول عملکرد این دستگاه‌­ها بدین صورت است که با ایجاد امواج اولتراسونیک در محدوده 25-40 کیلوهرتز (متناسب با نوع قطعه و آلودگی)، میلیون­‌ها حباب خلا درون مایع ایجاد می­شود. ترکیدن حباب­های خلا و پر شدن حباب­ها توسط آب، موجب شتاب گرفتن مولکول­های آب و برخورد با سطح قطعه کار می­گردد. از برخورد ذرات شتاب­دار آب با سطح قطعه، عملیات تمیزسازی صورت می­گیرد. از آنجایی­که اندازه حباب­‌های تولید شده بسیار کوچک می­‌باشد، سطوح غیرقابل دسترس نیز قابل شستشو هستند.

نخستین دستگاه­‌های شستشوی اولتراسونیک از فرکانس بسیار پایین 16 تا 20 کیلوهرتز استفاده می­کردند. اما به مرور و با پیشرفت تکنولوژی استفاده از فرکانس های بالاتر رایج شد. امروزه دستگاه­های با فرکانس 40 کیلوهرتز رایج­ترین دستگاه­های صنعتی در بازار هستند. این فرکانس ترکیبی از قدرت، نفوذ و توزیع انرژی است و در یک سیستم شستشوی آلتراسونیک با طراحی مناسب مهندسی می تواند موفق­ترین موارد شستشو را ارائه دهد. فرکانس 25 کیلوهرتز در شستشوی قطعات با جزئیات اندک بیشترین تاثیر را دارد؛ چرا که این سیستم­ها دارای نقاط کور بزرگی هستند که در آن فعالیت­های فراصوتی اندکی یافت می­‌شود. زمانیکه جزییات قطعه زیاد باشد این سیستم‌­ها قادر به شستشوی کامل نخواهند بود. این مسئله به فاصله میان امواج فراصوتی ایجاد شده بستگی دارد.

در تمامی دستگاه­‌های شستشوی اولتراسونیک تعدادی ترانسدیوسر نصب می­‌شود که منشا تولید امواج فراصوتی هستند. در داخل ترانسدیوسرها یک صفحه از جنس پیزوالکتریک وجود دارد که با دریافت انرژی الکتریکی از ژنراتور به ارتعاش درمی­‌آید و امواج مکانیکی را به خارج ارسال می­‌کند. معمولاً ترانسدیوسرها در انتهای مخزن (گاهی در پایین و دیواره مخزن-بسته به شرایط) نصب می­شوند و امواج را به سمت داخل مخزن آب انتشار می‌­دهند. دستگاه­های شستشوی التراسونیک  صرف­‌نظر از تولیدکننده و یا فرکانس، به واسطه ترانسدیوسرها عمل شستشو را که در نتیجه­‌ی ایجاد ارتعاش در آب است، انجام می­‌دهند. فرکانس دستگاه اولتراسونیک فاصله بین باندهای امواج شستشو را تعیین می­‌کند. هرچه فرکانس اولتراسونیک بالاتر باشد، این باندها به یکدیگر نزدیکتر خواهند شد، اما فعالیت کمتری در هر مکان دارند. سیستم­‌های آلتراسونیک با فرکانس بالا عموماً اثر تمیزکنندگی را به طور یکنواخت اما با نیروی کمتر توزیع می­‌کنند، در حالی که در سیستم‌­های اولتراسونیک فرکانس پایین مناطق غیرفعال بیشتری یافت شده و عمل تمیز کردن در مکان­های امواج ایستا قوی­تر خواهد بود.

اگر قطعات با سوراخ­های حفر شده (انتها بسته) در حال شستشو باشند و از قضا این سوراخ ها در میان باند امواج فراصوتی باشند این امکان بسیار زیاد است که این نواحی به خوبی شسته نشوند. یکی از عمده مزایای فرکانس 40 نسبت به فرکانس 25 همین مسئله است. حتی اگر قطعات به طور کامل در سبد قرار داده شوند، غیر ممکن است که بتوان شستشوی کامل و یکسان قطعات در فرکانس 25 کیلوهرتز را تضمین کرد.

 

تست شستشوی آلتراسونیک

تصویری که در ادامه مشاهده می‌شود، مربوط به وسیله‌­ای برای تست شستشوی التراسونیک است که به طور چشمگیری توزیع سایش در دستگاه با فرکانس 40 کیلوهرتز را نشان می­‌دهد. این دستگاه ابداعی از یک لوله آزمایشگاهی کوارتز تشکیل شده است که با ترکیب پاک کننده رنگی و ذرات با یک اندازه خاص پر شده است. زمانی که گوش‌ه­ای از آن به یک سیستم شستشوی اولتراسونیک وارد می­‌شود، ذرات فلزی به قسمت­‌هایی با ارتعاش شدید اولتراسونیک منتقل می­‌شوند. توجه داشته باشید که نوارهای رنگی روشن با فاصله تقریبا ½ اینچ در این ابزار دیده می­شود. این الگوی شستشو است که یک سیستم اولتراسونیک 40 کیلوهرتز تولید می­‌کند. همانطور که می بینید، مناطق غیرفعال زیادی وجود دارد، اما این مناطق به بزرگی نواحی در سیستم 25 کیلوهرتز نیستند. عمل تمیزکاری هنگام استفاده از دستگاه­‌های شستشوی اولتراسونیک 40 کیلوهرتز بسیار استوار است، اما نفوذ به قطعات با جزییات بیشتر و توزیع کامل انرژی هنوز وجود ندارد.

تفاوت شستشوی التراسونیک 40 کیلوهرتز با 25 کیلوهرتز

عکس زیر مربوط به یک صفحه شیشه ای است که توسط سیستم شستشوی آلتراسونیک 40 کیلوهرتز اچ شده است. توجه داشته باشید که الگوی خطوط نور بر روی سطح صفحه تقریبا 2/1 اینچ از یکدیگر فاصله دارند. این الگو را با سیگنال 40 کیلوهرتز نشان داده شده در تصویر بالا مقایسه کنید.

 

اگر چه فرکانس 25 کیلوهرتز اثر پاک کنندگی یکنواخت کمتری را توزیع می­کند اما شستشوی بسیار قدرتمندی دارد؛ البته این قدرت می تواند مثبت یا منفی باشد. تصویر زیر بخشی از یک قطعه است که در یک سیستم شستشوی التراسونیک 25کیلوهرتز تمیزکاری شده است. ملاحظه می­شود که آلودگی حذف نشده است. این قطعه نمونه خوبی برای مشاهده توزیع قدرت در سیستم فرکانس پایین است. این قدرت در هنگام تمیز کردن قطعات سنگین مانند قالب تزریق پلاستیک با وزن 2000 پوند یا تمیز کردن آن قطعات با آلاینده های چسبنده مانند کربن سوخته سودمند است و در مقابل هنگام تمیز کردن اجزای حساس مانند فلزات آلومینیومی و نرم و یا قطعات دارای جزییات ریز پرداخت شده مخرب خواهد بود.

 دستگاه های شستشو با فرکانس 25 کیلوهرتز همچنین می توانند لایه های آلودگی ضخیم تر را سریعتر از فرکانس های بالاتر حذف کنند. از آنجایی که سیستم های اولتراسونیک 25کیلوهرتز با قدرت بالای خود عمدتا حفره هایی را بر روی سطح قطعه حفر می­کنند، این فرکانس لایه های ضخیم آلودگی را یکباره به صورت تکه ای بزرگ حذف میکند، در حالی که فرکانس­های بالاتر این کار را با حذف لایه به لایه انجام می­دهند. هم­چنین، سیستم­های 25کیلوهرتز می­توانند هنگام حذف رنگ، گریس­های ضخیم، پوشش ها و آلودگی های مشابه بسیار موثر باشند.

از طرفی مخزن دستگاه­‌های آلتراسونیک 25 کیلوهرتز از اثر مخرب این فرکانس در حفاظت نیستند. از اولین روز شروع کار، مولکول‌های فولاد ضد زنگ که به طور مستقیم بر روی ترانسدیوسرها قرار دارند، فرسوده می­‌شوند. در نهایت، مخزن متخلخل خواهد شد و به مایع اجازه می‌دهد که وارد بخش ترانسدیوسر شده و بدین ترتیب سیستم به طور دائم از بین می­‌رود. هرچه فرکانس عملیاتی پایین تر باشد، این فرسایش سریع تر اتفاق می­‌افتد. هم­چنین مواد پاک کننده اسیدی میزان فرسایش مخزن را به شدت افزایش می­‌دهند.

بعضی از تولید کنندگان ترانسدیوسرهای التراسونیک مغناطیسی (مگنتوستریکتیو)، ترانسدیوسرهایی با ضخامت بیش از 8/3 اینچ را به مخزن متصل می‌کنند تا بدین ترتیب بتوانند عمر مخزن را افزایش دهند. با این وجود، در این طراحی اشکالاتی وجود دارد. انرژی که از ترانسدیوسر منتشر می‌شود، باید قبل از ورود به مایع داخل مخزن از ضخامت 8/3 اینچ عبور کند که به طور قابل توجهی قدرت مؤثر در مخزن را کاهش می­‌دهد. این سیستم­ها صدای بسیار بلندی دارند، زیرا به جای مایع، مخزن در حال حرکت است. تمام تولید کنندگان التراسونیک در دهه‌های قبل از ترانسدیوسرهای مغناطیسی استفاده می­‌کردند، اما امروزه اکثریت قریب به اتفاق به دلیل مزایای بسیار ترانسدیوسرهای پیزوالکتریک از این نوع استفاده می­‌کنند.

 

چه زمانی از دستگاه های شستشوی آلتراسونیک با فرکانس 40 کیلوهرتز استفاده کنیم:

1. هنگام تمیز کردن قطعات متوسط و سنگین.

2. هنگام حذف آلاینده های سطحی موجود در محیط ساخت.

3. هنگام شستشوی قطعات دارای جزییات نه چندان دقیق پرداخت شده مانند سوراخ کوچک کور، مناطق رزوه شده و موارد مشابه.

 

 چه زمانی از دستگاه‌های شستشوی التراسونیک با فرکانس 25 کیلوهرتز استفاده کنیم:

1. تمیز کردن قطعات بزرگ و سنگین با جزئیات اندک.
2. حذف آلاینده­های بسیار چسبنده.
3. اگر فرکانس 25 کیلوهرتز با توجه به استانداردهای نوشته شده گذشته مورد نیاز باشد.
4. زمانی که فرکانس های بالاتر نمی­توانند قطعه را به خوبی تمیز کنند.
5. تمیز کردن لایه های آلودگی ضخیم.