Инновационные технологии для электронной промышленности

Ультразвуковая очистка

Это очистка твердых поверхностей в моющих жидкостях, при котором в жидкость тем или иным способом вводятся ультразвуковые колебания. Применение ультразвука обусловливает высокую скорость процесса очистки и повышает его качество. Во многих случаях удаётся заменить огнеопасные и токсичные растворители на более безопасные очистители без потери качества очистки.

Ультразвуковая очистка находит применение во многих отраслях промышленности, при ремонте машин и механизмов, в ювелирном и реставрационном деле, в медицине, а также при производстве печатных плат для смывки с ее поверхности остатков паяльной пасты, органических веществ, загрязнений, припоя и флюсов.

Ультразвуковые колебания обусловливают возникновение в жидкости стоячих волн и за счёт совместного действия разных нелинейных эффектов, возникающих в жидкости под действием мощных ультразвуковых колебаний, происходит очистка. Эти эффекты: кавитация, акустические течения, звуковое давление, звукокапиллярный эффект, из которых кавитация играет решающую роль. Кавитационные пузырьки, пульсируя и схлопываясь вблизи загрязнений, разрушают их. Этот эффект известен как кавитационная эрозия.

Для ультразвуковой очистки важен правильный подбор моющей жидкости, с тем чтобы он эффективно растворял или эмульгировал загрязняющие вещества, при этом по возможности не влияя на саму очищаемую поверхность. Последнее обстоятельство особенно важно при отмывке печатных плат, поскольку ультразвук обычно значительно ускоряет физико-химические процессы в жидкостях, и агрессивное моющее вещество может быстро повредить поверхность.

Низкая кавитационная стойкость очищаемой поверхности ограничивает возможности применения ультразвуковой очистки. Например, при удалении нагарных плёнок с алюминиевых деталей велика вероятность разрушения самих деталей.

Классификация загрязнений

С точки зрения ультразвуковой очистки загрязнения различаются по трём признакам:

  1. Кавитационная стойкость, то есть способность выдерживать микроударные нагрузки.
  2. Адгезия к очищаемой поверхностью, сопротивляемость к отслаиванию.
  3. Степень взаимодействия с моющей жидкостью, то есть способна ли и насколько способна эта жидкость растворять или эмульгировать загрязнение.

Кавитационно стойкие загрязнения хорошо поддаются ультразвуковой очистке только если они слабо связаны с поверхностью или взаимодействуют с моющим раствором. Таковы жировые загрязнения, которые хорошо отмываются в слабощелочных растворах. Покрытия из лака или краски, окалина, окисные плёнки обычно кавитационно стойки и хорошо связаны с поверхностью. Для ультразвуковой очистки от таких загрязнений нужны достаточно агрессивные растворы, потому что здесь возможно действие только по третьему из перечисленных признаков. Кавитационно нестойкие загрязнения (пыль, пористая органика, продукты коррозии) относительно легко удаляются даже без применения специальных растворов.

Моющие жидкости

При ультразвуковой очистке в качестве моющей жидкости применяют как простую воду, так и водные растворы моющих средств и органические растворители. Выбор средства определяется видом загрязнений и свойствами очищаемой поверхности. Наиболее известным для очистки печатных плат ультразвуковым методом является немецкая жидкость Zestron FA, более дешевой альтернативой которой является жидкость АКВЕН 12.

Устройства для ультразвуковой очистки

Для ультразвуковой очистки нужна ёмкость с моющим раствором и источник механических колебаний ультразвуковой частоты, называемый ультразвуковым излучателем. В качестве излучателя может выступать поверхность ультразвукового преобразователя, корпус ёмкости и даже сама очищаемая деталь. В последних случаях ультразвуковой преобразователь прикрепляется, соответственно, к корпусу или к детали. Ультразвуковой преобразователь преобразует подаваемые на него электрические колебания в механические такой же частоты. В большинстве установок используются частоты от 18 до 44 кГц с интенсивностью колебаний от 0,5 до 10 Вт/см². Верхняя граница частотного диапазона обусловлена механизмом образования и разрушения кавитационных пузырьков: при очень большой частоте пузырьки не успевают захлопываться, что снижает микроударное действие кавитации. Преобразователи могут быть магнитострикционные или пьезокерамические. Первые отличаются бо́льшими размерами и массой, значительно более низким КПД, однако позволяют достигать большой мощности, порядка нескольких киловатт. Пьезокерамические преобразователи компактнее, легче, экономичнее, но мощность их, как правило, не так велика — до нескольких сотен ватт. Такая мощность, впрочем, достаточна для абсолютного большинства применений, учитывая, что в крупных установках используются сразу несколько излучателей.

Наиболее известные устройства — это ультразвуковые ванны, установки специально предназначенные для ультразвуковой очистки. Наиболее известна на территории Россия продукция финской компании FinnSonic. Преобразователи в таких ваннах как правило или встраиваются в отверстия в корпусе, или крепятся к корпусу, делая его излучателем, или помещаются внутрь в виде отдельных модулей. Каждый способ имеет свои преимущества и недостатки. Отдельные модули ультразвуковых преобразователей (излучателей) могут встраиваться в технологические линии, где требуется быстрая и качественная очистка. Так, например, поступают для непрерывной очистки металлического проката и проволоки на разных стадиях их производства и использования. Известны преобразователи, выполненные в виде небольших ручных инструментов для точной очистки сложных поверхностей. Ультразвуковые компоненты «FinnSonic» могут применяться для модернизации практически любых линий обезжиривания деталей, установленных на производстве. Специальная серия ультразвуковых ванн для очистки тяжелых крупногабаритных деталей: пресс-форм, экструзионных фильер, двигателей и т.п. Ультразвуковые мойки М-серии специально разработаны для применения в условиях, где требуется тщательная отмывка легко загрязненных мелких деталей. BT-серия - это уникальная возможность изготовления ультразвуковой мойки по специфическим размерам заказчика. Конструкторский отдел FinnSonic разрабатывает индивидуальные модификации ультразвуковых ванн.

Яндекс.Метрика