УЛЬТРАЗВУК ЧИСТИТ

В древние времена очищение помещений или поверхностей предметов от грязи было непомерно трудной задачей, и недаром считалось, что разгневанные боги ниспосылали ее как испытание. Геркулесу была поручена очистка авгиевых конюшен. Полубог не рискнул положиться на силу своих мышц, а прибегнул к хитрости. Он решил задачу по-другому, оригинально, отведя через конюшню русло ближайшей реки, дав тем самым первую идею гидромеханизации.

В наше время придумано множество способов очистки поверхностей от различных загрязнений. С помощью химии стараются повысить активность очистительных растворов, изменяя их состав, добавляя в них кислоты, щелочки, эмульсии, абразивы. С их помощью физики ищут новых путей, новых видов движения жидкости. Так, для очистки поверхности деталей и узлов от жировых и механических загрязнений наиболее перспективным направлением оказалось использование ультразвука. Ультразвуковая очистка либо заменяет, либо дополняет традиционные очистные способы и методы — от ручных операций с применением различных растворов до струйных моечных автоматов.

Одним из основных преимуществ ультразвуковой очистки перед другими способами является ее высокое качество. Кроме того, стало гораздо легче очищать детали, имеющие сложную форму, труднодоступные места, узкие щели, маленькие отверстия и полости. Ультразвуковая очистка высокопроизводительна и допускает замену огнеопасных или дорогостоящих органических растворителей водными растворами щелочных солей и другими менее опасными и более дешевыми веществами.

Чем объяснить высокую эффективность ультразвуковой очистки? Ответ на этот вопрос связан с очень интересным физическим явлением, называемым кавитацией (латинское cavitas — пустота). Теоретически о существовании этого явления знали с тех пор, как петербургский академик Леонард Эйлер обосновал возможность образования в жидкости разрывов (пустот) вследствие локального понижения давления с последующим захлопыванием возникших полостей. Эйлер предсказал кавитацию, ни разу не наблюдая ее.

Практически с кавитацией столкнулись много позже, в прошлом веке, когда на кораблях вместо боковых гребных колес появились винты, вращающиеся с большой скоростью. Капитаны стали замечать, что скорость их судов с течением времени постепенно падает без видимых на то причин. Но причина была и достаточно видимая. Когда осмотрели винт одного из кораблей, поставленных в док на ремонт, увидели, что его лопасти похожи на лепестки, изъеденные гусеницами. Этим явлением, естественно, заинтересовались и стали его изучать. Судостроителей, а также создателей гидротурбин беспокоила, прежде всего, одна мысль: как бороться с этим грозным и неумолимым врагом, как уберечь лопасти винтов и турбин от разрушающего воздействия облака кавитационных пузырьков, которые, как было установлено, образуется на границе жидкость — твердое тело при определенных условиях в определенном режиме работы.

Нас кавитация в данном случае интересует с другой стороны — не как враг, а как друг. Этот парадокс возник сравнительно недавно — с того времени, когда стали изучать ультразвук и разрабатывать технологию ультразвуковой очистки.

Явление кавитации возникает не только при вращении винтов. Кавитационные пузырьки появляются, если в жидкость излучать ультразвуковые колебания. Кавитацию, возникающую под воздействием ультразвуковых колебаний, иногда называют ультразвуковой кавитацией. Ультразвуковые колебания образуют в жидкости чередующиеся в соответствии с частотой области высоких и низких давлений. В разреженной зоне гидростатическое давление понижается до такой степени, что силы, действующие на молекулы жидкости, становятся больше сил межмолекулярного сцепления. В результате резкого изменения гидростатического равновесия жидкость как бы разрывается, порождая многочисленные мельчайшие пузырьки газов и паров, находящиеся до этого в жидкости в растворенном состоянии. В следующий момент, когда в жидкости наступает период высокого давления, образовавшиеся ранее пузырьки «захлопываются». Возникают ударные волны с очень большим мгновенным давлением. Вот эти бесчисленные микровзрывы кавитационных пузырьков и снимают с поверхности обрабатываемой детали грязь, жиры, окалину и нередко даже ржавчину.

Ультразвук очищает самые разнообразные металлические, стеклянные, керамические и другие детали. Так, например, кольца подшипников легко очищаются от полировочной пасты, печатные платы — от флюса, детали и прокат жести — от термической окалины, оптические детали и драгоценные камни — от флюса, детали и прокат жести — от термической окалины, оптические детали и драгоценные камни — от полировочных веществ, мелкие детали — от заусениц, медицинский инструмент, стеклянная тара — от жировых и других различных загрязнений.

Прекрасные статуи Венеции изъедены «черной оспой» — так называют жители этого города страшные следы, которые оставляют на мраморе дым и копоть — бич большого современного города. Главный хранитель венецианских памятников, посоветовавшись с учеными и инженерами, организовал работы по очистке мрамора с помощью ультразвука. В отличие от пескоструйного способа ультразвуковой не причиняет никакого вреда мрамору, а скорость и качество очистки высокие. Ученые считают, что ультразвук поможет сохранить уникальные памятники истории.

При частой демонстрации фильмов киноленты изнашиваются, загрязняются и, в конце концов, приходят в негодность. Специалисты научались реставрировать ленты, возвращая им прежнюю «молодость.». Но прежде чем начинать реставрацию, киноленту нужно хорошо промыть, а это не так просто. Недавно некоторые фирмы кинопроката получили совершенные ультразвуковые машины для очистки различных типов кинолент. Они применяются у нас впервые.

Ультразвуковой метод можно применить для стирки тканей, особенно шерсти. Обычно шерсть сильно загрязняется жиром и другими органическими веществами. Мыльные и щелочные растворы ухудшают качество волокна. При ультразвуковой стирке применяются нейтральные растворы, сохраняющие качество волокна. Кроме того, ультразвуковая мойка способствует уничтожению различных микроорганизмов, находящихся в немытой шерсти. Применение ультразвуковых машин особенно эффективно для стирки грубых, сильно загрязненных вещей, когда обычная стирка малопригодна.