Kavitation und ihre Bedeutung für eine ordnungsgemäße Ultraschallreinigung

Kavitation ist das grundlegende Prinzip der Wirksamkeit von Ultraschallreinigungsgeräten. Dieses physikalische Phänomen ermöglicht die effiziente und präzise Entfernung von Verunreinigungen von komplexen Oberflächen. In diesem Artikel gehen wir näher darauf ein, was Kavitation ist, wie ihre Wirksamkeit beurteilt werden kann, welche Faktoren sie beeinflussen und beantworten die am häufigsten gestellten Fragen zu diesem Prozess.
 

Was ist Kavitation?

Kavitation ist ein Phänomen, das bei Flüssigkeiten auftritt, wenn diese schnellen Druckänderungen ausgesetzt sind und die Bildung und das Platzen von Dampfblasen zur Folge haben. Bei der Ultraschallreinigung wird Kavitation durch hochfrequente Schallwellen hervorgerufen, die abwechselnde Kompressions- und Dekompressionszyklen in der Reinigungsflüssigkeit erzeugen. Während Dekompressionszyklen bilden sich Mikrobläschen, die, wenn sie in Kompressionszyklen kollabieren, Energie in Form von Stoßwellen und Wärme freisetzen. Durch die Freisetzung dieser Energie entstehen Mikrostrahlen, die auf unter Wasser liegende Oberflächen einwirken und Verunreinigungen selbst in schwer erreichbaren Bereichen lösen und entfernen.
 

Die Wissenschaft hinter Kavitation

Der Kavitationsprozess bei der Ultraschallreinigung basiert auf grundlegenden physikalischen Prinzipien:

• Erzeugung von Schallwellen: Wandler wandeln elektrische Energie in hochfrequente Schallwellen um, typischerweise zwischen 20 kHz und 100 kHz.
• Mikroblasenbildung: Schallwellen erzeugen Zonen mit hohem und niedrigem Druck in der Flüssigkeit. In Bereichen mit niedrigem Druck bilden sich Mikrodampfbläschen.
• Blasenkollaps: Während Hochdruckphasen kollabieren diese Blasen heftig und erzeugen Mikrostrahlen und Stoßwellen.
• Entfernung von Verunreinigungen: Die beim Platzen der Blasen freigesetzte Energie zersetzt die an der Oberfläche untergetauchter Objekte haftenden Verunreinigungen und gibt sie frei.

Dieses Verfahren eignet sich äußerst effektiv zum Reinigen von Komponenten mit komplexen Geometrien, wie beispielsweise Sacklöchern, Spalten und rauen Oberflächen, die mit herkömmlichen Reinigungsmethoden nicht erreicht werden können.

KAVITATIONSTEST LIVE ANSEHEN 

Was werden Sie im Video sehen?

Bei DCM Ultrasonic haben wir einen Kavitationstest durchgeführt, um Ihnen mit einer einfachen und effektiven Methode zu zeigen, wie Sie feststellen können, ob Ihr Ultraschallreinigungsgerät über die richtige Kavitation verfügt. Für diesen Test wurde ein Pyrex mit einer sehr kleinen Menge Wasser darin verwendet. Im Video können Sie sehen, wie das Wasser zerstäubt wird und sich in kleinste Wassertropfen verwandelt.

Wenn dieses Phänomen auftritt, bedeutet dies, dass Ihr Ultraschallgerät ordnungsgemäß kavitiert und das Bad in einem Zustand ist, in dem die Teile gereinigt werden können. Wenn das Wasser im Pyrex nicht zerstäubt wird, bedeutet dies, dass die Maschine nicht kavitiert. Eine andere Möglichkeit, diesen Test durchzuführen besteht darin, eine dünne Aluminiumplatte in das Pyrex-Gefäß zu legen.Durch die richtige Kavitation entstehen gleichmäßige Perforationen und Falten auf der gesamten Oberfläche des Blechs.
 

So führen Sie einen Kavitationstest durch

Um die Wirksamkeit eines Ultraschallreinigungsgeräts sicherzustellen, ist eine regelmäßige Überprüfung der Kavitationsleistung unerlässlich. Es gibt mehrere Methoden, um diese Leistung zu bewerten:

1. Aluminiumfolientest

• Mit dieser einfachen Methode können Sie die Verteilung und Wirksamkeit der Kavitation visualisieren:
• Vorbereitung: Schneiden Sie ein dünnes Stück Aluminiumfolie zu, um die Oberfläche des Reinigungstanks abzudecken.
• Eintauchen: Tauchen Sie das Blatt in die Reinigungsflüssigkeit. Stellen Sie dabei sicher, dass es vollständig ausgebreitet ist und die Wände des Tanks nicht berührt.
• Aktivierung: Ultraschallgerät einschalten und ca. eine Minute laufen lassen.
• Kontrolle: Folie abziehen und gegen das Licht betrachten. Durch die richtige Kavitation entstehen gleichmäßige Perforationen und Falten auf der gesamten Oberfläche des Blechs.

Diese Methode ist nützlich, um Bereiche mit unzureichender Kavitation oder tote Punkte im Tank zu erkennen.

2. Chemische Indikatoren
Chemische Indikatoren sind so konzipiert, dass sie bei wirksamer Kavitation ihre Farbe ändern:

• Platzierung: Fläschchen oder Streifen mit einer Reagenzlösung werden in den Reinigungstank eingeführt.
• Ablauf: Beim Aktivieren des Gerätes kommt es durch Kavitation zu einer chemischen Reaktion, die die Farbe der Lösung verändert.
• Auswertung: Ein gleichmäßiger Farbumschlag deutet auf ausreichende Kavitation im gesamten Behälter hin.

Diese Indikatoren ermöglichen eine quantitative Bewertung und sind besonders nützlich für standardisierte Reinigungsprotokolle.

3. Elektronische Messgeräte
Es gibt spezielle Geräte, die Parameter wie Schallintensität und Kavitationsverteilung messen:

• Sensoren: An verschiedenen Stellen im Tank werden Sensoren angebracht, um die Intensität der Ultraschallwellen zu messen.
• Datenanalyse: Die gesammelten Daten werden analysiert, um Abweichungen in der Kavitation zu erkennen und die Geräteparameter nach Bedarf anzupassen.

Diese Geräte ermöglichen eine genaue und detaillierte Beurteilung der Kavitationsleistung.

Faktoren, die die Kavitation beeinflussen

Die Wirksamkeit der Kavitation kann durch mehrere Faktoren beeinflusst werden:

1. Ultraschallfrequenz

• Niedrige Frequenzen (20–40 kHz): Erzeugen größere Blasen und eine aggressivere Reinigung, geeignet für starke Verunreinigungen.
• Hohe Frequenzen (40–100 kHz): Erzeugen kleinere Blasen, ideal zum Reinigen empfindlicher Komponenten, ohne diese zu beschädigen.

2. Flüssigkeitstemperatur

• Optimale Temperaturen: Im Allgemeinen zwischen 50°C und 70°C, da mit zunehmender Temperatur die Viskosität der Flüssigkeit sinkt und die Blasenbildung verbessert wird.
• Vorsichtsmaßnahmen: Zu hohe Temperaturen können zur Verdampfung der Flüssigkeit führen und die Wirksamkeit der Kavitation verringern.

3. Zusammensetzung der Reinigungsflüssigkeit

• Zusatzstoffe: Der Einsatz spezieller Reinigungsmittel kann die Wirksamkeit der Kavitation durch Verringerung der Oberflächenspannung der Flüssigkeit verbessern.
• Konzentration: Es ist wichtig, die richtige Konzentration der Zusatzstoffe beizubehalten, um übermäßiges Schäumen oder verminderte Kavitation zu verhindern.

4. Tankdesign und Teileplatzierung

• Tankgeometrie: Durch das richtige Design wird eine gleichmäßige Verteilung der Ultraschallwellen gewährleistet.
• Positionierung der Teile: Die Teile sollten die Tankwände nicht berühren und sollten so weit voneinander entfernt sein, dass eine gleichmäßige Reinigung möglich ist.

Häufig gestellte Fragen zur Kavitation

Nachfolgend finden Sie Antworten auf die häufigsten Fragen im Zusammenhang mit Kavitation bei der Ultraschallreinigung:

Welche Arten von Verunreinigungen können durch Kavitation entfernt werden?
Kavitation entfernt wirksam Öle, Fette, Oxide, Polierrückstände, Staubpartikel und andere Verunreinigungen, die an festen Oberflächen haften.

Ist die Ultraschallreinigung für elektronische Komponenten sicher?
Ja, solange geeignete Frequenzen verwendet werden und das Eintauchen empfindlicher Komponenten in Wasser vermieden wird. Es ist ratsam, vor dem Fortfahren die Spezifikationen des Herstellers zu konsultieren.

Wie oft sollte ich an meiner Ausrüstung Kavitationstests durchführen?
Um eine optimale Geräteleistung sicherzustellen, wird empfohlen, mindestens einmal pro Woche Kavitationstests durchzuführen.

Kann ich in meinem Ultraschallbad Leitungswasser verwenden?
Obwohl es möglich ist, verbessert die Verwendung von deionisiertem oder destilliertem Wasser mit bestimmten Zusätzen die Reinigungswirkung und verhindert die Bildung von Ablagerungen.

Bei DCM Ultrasonic bieten wir Wartung und technischen Support für alle Marken und Modelle von Ultraschallreinigungsgeräten. Wenn Sie unsere Reparatur- und Wartungsdienste benötigen, kontaktieren Sie uns bitte.