شستشوی التراسونیک - Ultrasonic washing

شستشوی التراسونیک فرآیندی است که در آن از امواج صوتی فرکانس بالا (بالاتر از محدوده قابل شنیدن توسط انسان یا حدود 18 KHz ( برای جداسازی انواع آلودگی‌ها از قطعات غوطه ور شده در یک محیط آبی استفاده می‌شود. این روش برای جداسازی آلودگی‌هایی نظیر جرم، روغن، گریس، ضایعات پولیش و مواد جداکننده قالب از قطعات فلزی، شیشه‌ای، سرامیکی و ... قابل استفاده است.

روش شستشوی التراسونیک از قدرت کافی برای جداسازی آلودگی‌های سرسخت برخوردار است و در عین حال آنچنان ملایم است که به هیچ عنوان باعث آسیب دیدگی سطح یا قطعه تحت شستشو نمی‌شود. این روش امکان نفوذ به داخل کوچکترین حفره‌ها و باریک‌ترین درزهای قطعه را فراهم نموده و با خارج کردن آلودگی از آنها کیفیت شستشوی بی‌نظیر فراهم می‌کند. از این روش بصورت گسترده در صنایع فلزی برای جدا سازی تراشه‌ها و شستشوی روغن مورد استفاده در عملیات ماشینکاری و برش، حذف ضایعات باقیمانده از پولیش کردن پیش از عملیات آبکاری و بطور کلی شستشوی هر گونه روغن و آلودگی از قطعات تعمیر شده برای اتوموبیل و هواپیما استفاده می‌شود.

دستگاه ویژه‌ای که در عملیات شستشوی التراسونیک مورد استفاده قرار می گیرد حمام التراسونیک  یا دستگاه قطعه شوی التراسونیک نام دارد.


نحوه عملکرد حمام التراسونیک

مخزن دستگاه یا بخشی که قطعات داخل برای شستشو داخل آن قرار می‌گیرند با محلول ویژه پر می‌شود. تحت پروسه‌ای به نام حباب زایی یا کاویتاسیون و به علت امواج فشار منفی و مثبت تناوبی، حباب های میکرونی داخل محلول تشکیل می‌شوند. این حباب ها به رشد خود ادامه می‌دهند تا به مرز انفجار می‌رسند. حبابی که به مرز انفجار رسیده است دارای انرژی قابل توجه بوده و دما و فشار داخل آن نیز بسیار بالاست. وقتی این حباب در نزدیکی یک سطح سخت منفجر می‌شود به جتی به اندازه یک دهم حباب اولیه تبدیل می‌شود که می‌تواند با سرعت 400 کیلومتر بر ساعت به سمت سطح سخت حرکت کند. ترکیب فشار، دما و سرعت این جت باعث شکستن پیوند بین سطح و آلودگی شده و آلودگی را از سطح جدا می کند. روش التراسونیک به دلیل اندازه کوچک حباب ها و انرژی بالای آنها، دارای قابلیت تمیز کردن ریزترین حفرات و شیارها است.


بخش‌های تشکیل دهنده دستگاه  اولتراسونیک یا التراسونیک کلینر

هر دستگاه شستشوی التراسونیک از بخش‌های اصلی زیر تشکیل شده است:


تولیدکننده امواج صوتی

برای ایجاد امواج فشار مثبت و منفی داخل محلول به یک دستگاه ارتعاش کننده نیاز است. در تمیز کننده التراسونیک از ترانسدیوسرهای فرکانس بالای پیزوالکتریک متصل به یک دیافراگم استفاده می‌شود.


منبع تغذیه

هر دستگاه قطعه شوی نیازمند یک منبع تغذیه است تا سیگنال ورودی برای عملکرد ترانسدیوسرهای پیزوالکتریک را تأمین کند. منبع تغذیه در حمام التراسونیک فرکانس الکتریکی استاندارد 50 یا 60 هرتز را به فرکانس بالای مورد نیاز در انتقال فراصوت (معمولا 20 تا 80 کیلوهرتز) تبدیل می‌کند.


مخزن

محفظه مستطیل شکل از جنس فلز یا استیل است که حاوی محلول تمیز کننده یا آب بوده و قطعات برای شستشو داخل آن قرار می‌گیرند. ترانسدیوسرها معمولا در کف یا جداره‌های مخزن یا هر دو بخش ذکر شده نصب می‌شوند.


گرم کن یا هیتر

دمای محلول دارای اثر قابل توجه بر کیفیت شستشو در حمام التراسونیک است. بطور کلی دمای بالاتر منجر به افزایش حباب زایی و شستشوی بهتر می‌شود. همچنین دمای بالاتر قدرت تمیزکنندگی محلول شوینده را نیز افزایش خواهد داد. البته باید توجه نمود که دمای نزدیک به نقطه جوش باعث کاهش حباب زایی یا از بین رفتن کامل آن می‌شود. بنابراین وجود یک گرم کن دقیق برای افزایش دمای محلول و حفظ آن در بازه بهینه موجب افزایش کیفیت شستشو خواهد شد.


پارامترهای مهم در انتخاب دستگاه قطعه شوی التراسونیک

برای انتخاب یک دستگاه شستشوی التراسونیک و دستیابی به کیفیت شستشوی مطلوب و نتیجه مورد انتظار باید به پارامترهای زیر توجه نمود:


•ابعاد مخزن

•کاربرد مورد نظر یعنی نوع آلودگی، جنس و ترکیب قطعات، کاربرد قطعات، سطح تمیزی مورد نیاز، نحوه شستشوی قطعات (بصورت مجزا یا گروهی)

•سبدهای شستشو

•فرکانس التراسونیک

•دمای محلول

•مدهای مختلف دستگاه و کارایی آنها برای عملیات مورد نظر

•توان دستگاه 

•تجهیزات جانبی دستگاه


مزایای استفاده از شستشوی التراسونیک

ویژگی‌های زیر انجام عملیات با استفاده از یک دستگاه قطعه شوی التراسونیک را از دیگر روش‌های قطعه شویی متمایز می‌کند:


•سرعت بالاتر

•توانایی بالاتر در حذف آلودگی‌ها

•افزایش طول عمر قطعات شسته شده با این روش و کاهش اصطکاک و فرسایش سطحی به دلیل پرداخت سطحی بسیار خوب

•کاهش هزینه مواد به دلیل کاهش قطعات ریجکت شده

•شستشوی موثرتر حفرات ریز و کاهش آلودگی‌های سطحی

•کاهش قابل توجه هزینه های مواد شوینده

•سازگاری بیشتر با محیط زیست به دلیل کاهش تشعشعات و ضایعات و استفاده از آب بعنوان یک ماده شوینده غیر سمی، غیرقابل اشتعال