Как устроена и как работает ультразвуковая ванна

Все, что нужно знать о УЗ-ваннах

В большинстве мастерских, занятых ремонтом ювелирных украшений, мобильных телефонов и прочей бытовой электроники наверняка есть ультразвуковая ванна, с помощью которой можно без особых усилий отмыть те или иные загрязнения.

В сравнении с механическим способом удаления загрязнений, применение ультразвуковых ванн обеспечивает следующие преимущества:

• Быстрое удаление загрязнений без необходимости что-либо мыть своими руками;
• Удаление грязи из труднодоступных мест (особенно актуально для печатных плат и ювелирных украшений со сложной конфигурацией;
• Отсутствие механических повреждений после окончания чистки.

Сфера применения прибора распространяется на такие области, как:

• Ювелирные и реставрационные мастерские;
• Мастерские по ремонту бытовых электроприборов;
• Химические лаборатории и медицинские учреждения, где есть необходимость в тщательной очистке инструмента;
• Мастерские по ремонту автотранспортных средств, где есть необходимость в тщательной очистке отдельных механизмов, узлов в сборе, аппаратуры и т.п.

Ультразвуковые ванны (далее по тексту УЗ-ванны) работают по принципу кавитации звукового давления, которое образуется в жидкой среде под действием ультразвука. То есть, в жидкости образуется большое количество гравитационных воздушных пузырьков и при их лопании возникает эффект звукового давления.

Чтобы было еще понятнее, каждый небольшой пузырёк воздуха лопаясь, создает эффект микровзрыва. Большое количество микровзрывов, пропорциональное количеству пузырьков в ванне создает давление, достаточное для отшелушивания частиц грязи, ржавчины и всего того, от чего вы бы хотели отмыть те или иные предметы.

Конструкция УЗ-ванны состоит из следующих компонентов:

Металлическая ёмкость, изготовленная из нержавеющей стали ;

• Электронный ультразвуковой генератор – служит источником вибраций;
• Излучатель – преобразовывает электрические колебания в механические и передает их на стенки емкости;
• Блок управления, с которого задаются параметры режимов и продолжительности очистки.

Что использовать в качестве моющего средства

Нужно понимать, что УЗ-ванна, сама по себе, не моет, а всего лишь усиливает действие применённого растворителя

Поэтому так важно правильно подобрать ту жидкость для ультразвуковой ванны, которая будет соответствовать типу загрязнения

Производители ультразвуковых ванн рекомендуют наливать в емкость специальные жидкости, такие как Zestron FA+, Flux-off, Solins-us и т.п. На практике покупатели приборов используют самые разные средства, начиная с дистиллированной воды и заканчивая растворителем уайт-спирит.

Чтобы добиться максимально возможного качества очистки металлических и полимерных предметов от различных загрязнений, могу посоветовать следующие средства: дистиллированная вода, бензин «калоша», любые спиртосодержащие средства для мытья стекол, ацетон (только для металлических предметов).

Если предполагается отмывать металлические предметы от ржавчины, рекомендую в качестве моющей жидкости использовать водный раствор ортофосфорной кислоты или преобразователь ржавчины.

Как собрать ультразвуковую мойку самому

Чтобы собрать ультразвуковую ванну своими руками, помимо деталей, указанных на схеме, понадобится следующее:

К сведению — миска для столовых изготовлена из тонкой нержавейки и стоит не больше 100 руб.

• Ванночка до литра из нержавеющей стали – чем легче, тем лучше;
• Отрезок пластиковой трубы или другая конструкция – для использования в качестве подставки под емкость;
• Блок питания на 12 В;

• Ферритовый стержень – подойдет интегрированная антенна из радиоприемника;
• Ультразвуковой излучатель – мощность 80 Вт
• Эпоксидный клей.

Инструкция сборки следующая:

Делаем дроссель – на ферритовый стержень наматываем 20 витков мягкой медной проволоки с диаметром 1-1,5 мм;

Делаем дроссель по питанию – можно использовать готовый из старого компьютерного блока питания;

• Ультразвуковой излучатель приклеиваем к дну металлической ёмкости, располагая строго по центру;
• В соответствии с монтажной схемой, паяем плату;
• В соответствии со схемой, собираем цепь;

Блок питания (выходной трансформатор) подключаем к обмотке на 5 В.

Как проверить эффективность ванны?

В качестве теста можно что-нибудь очистить от грязи, но это займёт много времени. Для быстрого теста эффективности опустите в ванночку кусок тонкой фольги. Если прибор собран правильно, фольга на местах сгиба будет буквально растворяться.

Особенности

Ультразвуковая ванна представляет собой емкость, в которой можно очищать разные предметы при помощи ультразвуковых волн. Несмотря на то что это довольно сложный механизм, внешне конструкция выглядит очень просто. Она состоит из емкости, специального генератора, который отвечает за преобразование энергии и трансформатора.

Существуют более простые модели, и более сложные, которые помогают справляться с самыми трудными задачами. Емкость прибора варьируется от одного до тридцати литров. Конструкцию дополняет излучатель, который работает в диапазоне до сорока герц. Он находится под самым дном емкости, а управление происходит с помощью электроники.

Как понятно из названия, работает данный прибор за счет ультразвуковых волн. В ванну наливается жидкость, которая под действием генератора заполняется пузырьками. Высокое давление в емкости приводит к тому, что все эти пузырьки лопаются. Именно за счет этого и происходит очищение вещей, погруженных в емкость. Процесс чистки пузырьками называется кавитацией. Чистка может занять от нескольких минут до нескольких часов.

Нетрудно догадаться, что ультразвуковая ванна имеет много преимуществ:

• с ее помощью производится эффективная борьба с коррозией;
• обработка загрязненного предмета занимает очень мало времени;
• для удаления ржавчины не нужно прикладывать физических усилий;
• с помощью ультразвука можно очистить предметы, не оцарапав их;
• в таких ваннах делают не только промывку, но и полировку предметов.

Это интересно: Правильные углы заточки сверла по металлу

Что нужно для создания УЗ-ванны своими руками?

Для того, чтобы создать ванну своими руками, понадобиться:

• емкость, изготовленная из нержавеющей стали (необходимо учитывать, что для любой сферы деятельности необходим свой размер ванны. Например, для очистки ювелирных изделий подойдет небольшая емкость. А для мастерской по работе с электроприборами или для ремонта автомобилей — емкость нужна намного больше);
• ультразвуковой генератор, который создает необходимые вибрации;
• форсунка;
• блок управления прибором, с которой создаются параметры очистки и длительность работы устройства;
• преобразователь — излучатель электрических колебаний, которые превращаются в механические и передаются на стенки УЗ-ванны;
• круглый магнит (можно взять магнит из старых динамиков);
• катушка с ферритовым стержнем;
• небольшой насос, который будет подавать жидкость в емкость;
• маленькая трубка из прозрачного пластика или стекла.

Важно помнить, что ультразвуковая ванна сама по себе не моет изделие, а очищает его, усиливая действие растворителя. Поэтому очень важно грамотно подобрать ту жидкость для ультразвуковых ванн, которая будет соответствовать типу загрязнения предмета

Запрещено включать полупустую или пустую ванну. Уровень жидкости в емкости всегда нужно проверять перед использованием, он должен составлять ⅔ от борта. Если жидкости слишком мало, то увеличивается нагрузка на генератор и он может сломаться.

Если есть все нужные детали для изготовления УЗ-ванны — трубки и катушка, форсунка, магнит и т. д. — можно приступать к работе. Сначала наматывают ферритовую катушку на стеклянную или пластиковую трубку. При этом нужно смотреть, чтобы стержень из феррита свисал свободно, его не нужно сильно фиксировать. Магнит крепят к концу стержня. Из этого выходит конструкция излучателя.

На дне сосуда сверлят отверстие. Это может быть керамическая или фарфоровая емкость. Дырка необходима, чтобы вставить в нее заранее сделанный излучатель. После этот сосуд фиксируют в ванночке. Затем нужно прикрепить трубки для слива и подачи жидкости.

Стоит обратить внимание, что раствор в УЗ-ванну лучше поступает, если в нее вмонтировать насос. За счет поднятия напряжения более эффективную работу обеспечивает импульсный трансформатор

Этот прибор можно взять в старом компьютере или телевизоре.

После первичной сборки устройства необходимо протестировать

Все неисправности лучше устранить при проверке, поэтому важно уделить особое внимание тестированию прибора

Во время проверки следует соблюдать следующие правила:

• нельзя включать агрегат без жидкости, это может разорвать внутренний стержень на куски;
• перед запуском лучше осмотреть внешний вид прибора, все ли верно подсоединено и хорошо ли закреплено;
• категорически запрещено трогать руками изделие, которое находиться внутри УЗ-ванны в момент очистки.

Работа с ультразвуком требует строгого соблюдения правил безопасности при работе с электричеством.

Область применения УЗ ванн

Ультразвуковые ванны пришлись ко двору в ремонтных мастерских, которые связаны с бытовой техникой, офисной техникой, мобильными телефонами и автомобильных мастерских. С помощью устройства в электрических мастерских удаляют с плат остатки флюса, чистят дорожки, удаляют старый лак. Ювелиры тоже оценили устройство. В считанные секунды они могут почистить серебряное кольцо или золотую запонку, а взять, как за долгую и кропотливую ручную работу. Но это им только в плюс, потому что клиенту главное — результат.

При помощи ультразвуковой ванны отлично проходит процесс стерилизации ампул, медицинского оборудования, специального инструмента. При ремонте автомобилей тоже иногда невозможно обойтись без ультразвуковой чистки сложных и точных устройств, таких, как форсунки на дизельных и инжекторных двигателях, карбюраторы, топливные фильтры, тонкие дозирующие устройства в тормозной системе и рулевом управлении.

Назначение

Сфера применения ультразвуковой ванны постоянно расширяется как на предприятиях, где подобные агрегаты используются для очистки крупногабаритных инструментов и деталей, так и в быту

И если на промышленных заводах и фабриках данная технология применяется достаточно долгое время, то в домашних условиях с этим процессом познакомились не так давно, но с каждым днем он привлекает все более заслуженное внимание. Такие устройства широко задействованы в различных сферах

• В современной медицине ультразвуковые ванночки используют для стерилизации хирургических, лабораторных инструментов.
• Ювелирные и реставрационные мастера при помощи этих устройств тщательно очищают драгоценные металлы, возвращая им привлекательный, сияющий вид. Кстати, налет на серебре или золоте удаляется в течение получаса.
• На предприятиях машиностроения чистят с их помощью крупные узлы и детали, очищение происходит после полировки и шлифовки поверхности.
• В салонах автосервисов ни одна промывка карбюраторов, форсунок, инжекторов не обходится без ультразвуковой ванночки.

• В типографиях и мастерских по ремонту организационной техники приборы привлечены промывать печатные головки принтеров, тем самым увеличивая их срок эксплуатации, а также струйные элементы. Качество печати после чистки заметно улучшается.
• В химической промышленности при необходимости ускорить некоторые синтетические реакции прибегают к услугам ультразвуковой обработки.
• Высокую оценку эффективные механизмы завоевали в области электроники. В технических сервисах часто используется бытовая очищающая ванночка, куда помещается плата (без динамиков, микрофонов, камер). Далее ее заливают специальным раствором и включают прибор, работающий в заданной частоте. Таким образом, восстанавливается работоспособность техники. Тем более что хрупкие платы не подлежат обработке механическим путем. Многие небольшие ремонтные мастерские используют ванночки, сделанные своими руками.
• В оптической промышленности все компоненты приборов, подвергшиеся коррозии, очищаются в ультразвуковых ванночках.
• Слишком мелкие детали приходится очищать в часовых мастерских. Это процесс, требующий аккуратности, тщательности, скрупулезности, поэтому без данных механизмов обойтись невозможно.
• В домашних условиях сегодня ультразвуковые ванночки применяются для чистки малогабаритных элементов бытовой техники и электроприборов.

На сегодня трудно назвать какой-либо другой метод восстановления функционирования деталей и приборов эффективнее, чем очищение в ультразвуковой ванне. Он намного действеннее традиционных вариантов.

Устройство ультразвуковой мойки

Этот аппарат представляет собой ёмкость, к дну и стенкам которой прикрепляются специальные преобразователи, излучающие волны диапазона от 18 до 120 кГц. Работает прибор от переменного напряжения, подаваемого электронным генератором.

Многие фирмы производят их с модулем подогрева и встроенным временным таймером, которые повышают удобство и эффективность.

Для обработки небольших предметов (педикюрные и маникюрные инструменты) используются маленькие ванны ёмкостью 500-1500 мл. Очищать автозапчасти и промышленные изделия необходимо в больших устройствах (20-30 л).

Как работает ультразвуковая мойка

Очистка происходит за счет нескольких физических эффектов:

• кавитации — процесса образования пузырьков в жидкости и дальнейшего их схлопывания;
• создания избыточного давления в упругой среде;
• акустического течения — появления вихревого потока в результате взаимодействия УЗ-волн с препятствиями;
• звукокапиллярного эффекта — процесса заполнения всех пустот и щелей раствором.

Связи, существующие между неоднородными поверхностями, разрушаются под действием всех этих процессов. Происходит эффективное очищение загрязнений.

Порядок работы:

• ванну заполняют растворенным в воде ПАВ, согласно инструкции;
• до загрузки проводят дегазацию (работу вхолостую) в течение 5 минут, которая усиливает эффект;
• инструментарий загружают в решетчатые лоточки в 1 или 2 слоя (жидкость должна полностью покрывать всю поверхность изделий, чтобы устройство работало правильно, и промывка была качественной);
• прибор включают, выставляя время и частоту волн (при 35 кГц время обработки от 3 до 5 минут);
• после звукового сигнала окончания обработки, чистые предметы вынимают, промывают в проточной воде и готовят к стерилизации (сушат).

Чем выше температура и частота колебаний волн в данной среде, тем выше эффективность очистки. Она может достигать 100%, при этом все загрязнения полностью удаляются.

Исправность мойки следует проверять не реже 1 раза в 2 месяца. Для этого проводят тест с фольгой. Если она деформируется во время работы прибора, аппарат полностью исправен.

Растворы для УЗ-мойки (ванны)

Для того, чтобы УЗ-волны очищали, им необходимо пройти через жидкую среду. В качестве такой среды используются растворы веществ, которые должны:

• эффективно очищать разные виды загрязнений;
• хорошо растворяться в воде;
• обладать хорошей текучестью;
• отлично проводить ультразвук;
• быть безопасными для материалов;
• быть доступными и простыми в применении;
• в идеале — иметь дезинфицирующие свойства.

Температура среды от +18° до +40°С, с её повышением действие усиливается.

Помутнение жидкости является противопоказанием для её применения (ухудшаются очищающие свойства, частицы оседают и вызывают коррозию металла). В таком случае следует приготовить свежий раствор.

Уменьшение уровня жидкости над изделиями нарушает рабочий процесс, вызывает перегрев и поломку генератора. Необходимо вовремя доливать рабочий раствор.

Дезинфицирующие средства Септолит

Все нужные свойства для применения в ультразвуковых очистителях есть у препаратов российской компании Сателлит. Они обладают уникальным двойным эффектом очищения и обеззараживания, который позволяет совместить этапы дезинфекции и ПСО.

«Септолит Тетра» — жидкое концентрированное средство широкого спектра действия. Оно устраняет любые загрязнения и уничтожает патогенные микроорганизмы (бактерии, вирусы, грибки).

Препарат может использоваться для очистки и дезинфекции изделий из резины, металлов, пластмасс, каучука, стекла в парикмахерских, маникюрных кабинетах, ЛПУ, косметических салонах.

Его применяют в мойках, так как он отлично проводит ультразвук, не повреждает материалы, быстро растворяется в воде и обладает низкой стоимостью.

«Септолит Денталь» — незаменимое очищающее и дезинфицирующее средство для стоматологии. Оно содержит компоненты против коррозии, не фиксирует органические загрязнения. Полностью готово к применению.

Подходит для обработки стоматологического инструментария, зубопротезных имплантов и оттисков, зеркал вручную и в УЗ-аппаратах.

Как сделать ультразвуковую ванну своими руками?

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

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.

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.

Инструкция по сборке ультразвуковой ванны своими руками.

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.

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.

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.

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

В зависимости от ваших потребностей подбирайте соответствующий размер посудины.

Полученная конструкция будет ванной для погружения деталей.

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

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

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.

Какая жидкость применяется в ультразвуковой ванне?

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.

Спиртовой раствор.

*Для работы с микросхемами и платами.

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

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.

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?

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.

Если периодически начали появляться мелкие пузырьки на поверхности — это признак успешной работы.

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?

Сферы применения ультразвуковых ванн:

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.Оптика.

Составляющие оптических приборов в промышленном масштабе также поддаются процессу коррозии.

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

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

Ускорение протекания некоторых химических реакций за счет воздействия ультразвуковой обработкой.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.

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.