پاکسازی توسط اسپری کردن محلول

پاکسازی با فرایند اسپری، یک تکنیک قوی، ساده و موثر است و درهر زمانیکه امکان­پذیر باشد قابل استفاده است. فشار حاصل از نازل اسپری یک انرژی مکانیکی را به انرژی حرارتی محلول شیمیایی و اثر پاک کنندگی مواد شیمیایی اضافه میکند که باعث میشود یک تلفیق موثری از عوامل برای پاکسازی فراهم شود. در کل، برای هرسطح قابل مشاهده ای اسپری مستقیم جهت پاکسازی بسیار موثر است. با تغییر فشار اسپری، الگوی اسپری کردن و حجم محلول اسپری می توان اثرات پاک کنندگی متفاوتی را بدست آورد. اثر فیزیکی ناشی از تمیز کردن توسط اسپری کمک می­کند تا عملیات پاکسازی تحت شرایط بسیار متنوعی انجام بگیرد. با استفاده از روش پاکسازی توسط اسپری، از محلولهای پاک کننده­ای که علی­رغم ویژگیهای خوبی که از نظر آبکشی و حذف لکه ها دارند اما بدلیل قدرت چربی زدایی پایین در روش پاکسازی غوطه وری چندان موثر نیستند نیز میتوان استفاده کرد. در حقیقت، گاهی اوقات می­توان کلیه مزایای ذاتی پاک کننده های نوع غیر سیلیکاتی که توانایی حذف روغن پایینی دارند را به روش پاک کنندگی توسط اسپری بدست آورد.

SPRAY CLEANING

Spray cleaning is a powerful, simple and effective cleaning method and it should be used whenever it is possible 44-45. Pressure from spray nozzles is adding mechanical energy to thermal energy given by heated spray chemicals and together with chemical energy supplied by chemical action of spray cleaner ingredients makes one effective combination. In general, it is highly effective on any surface that it can be “seen” directly by spray 46 .Different effects can be achieved by changing the pressure of the spray, spray pattern and the volume of the sprayed cleaner. The physical effect as provided by spray cleaning can enable one cleaner to perform many jobs under a wide variety of circumstances. An efficient spray washer makes possible the use of  cleaners which have desirable features of good rinsing and scale prevention characteristics, even though their soil removal ability might be less if used in soak cleaning. In fact, it is sometimes possible to gain all the advantages inherent in nonsilicated sequestering type cleaners in spite of poor oil removal properties.

شستشو توسط اسپری معمولا بعد از عملیات پاکسازی غوطه وری و پیش از پاک کننده برقی استفاده می شود. علاوه بر تأثیر فرمولاسیون پاک کننده (پاک کننده ملایم، قلیائیت کم با عوامل کف زا و خیس کننده کم)، جزئیات طراحی زیر باید مورد توجه قرار گیرد:

The spray washer is usually located after the soak cleaning operation and before the electro cleaner. In addition to the influence of cleaner formulation (light duty, mildly alkaline with low foam wetting agents) the following design details should be considered:

الف. مدت زمان و طول شستشوی پاششی. مدت زمان بهینه شده اسپری و سرعت اسپری توسط نیاز تولید، تعیین می شود

ب. زاویه اسپری-جت، فاصله و الگوها برای پوشش یکنواخت کار.

ج. اندازه (کالیبر) نازل انتخاب شده بر اساس فاصله نازل تا سطح کار و پمپ

مشخصات، در ارائه حجم مورد نیاز از محلول اسپری انتخاب شده است.

د. دما و غلظت پاک کننده.

ه. فیلتراسیون برای جلوگیری از مسدود شدن نازل ها.

و مخزن محلول جهت تامین حجم کافی برای پر کردن خطوط  برای جتها، بدون خالی ماندن پمپ.

ز. کنترل پاشش بیش از حد از کمانه، دیوارها واطراف.

a. Duration of time and the length of spraying washer. This is dictated by production requirements, optimum cleaning time and line speed.

b. Spray-jet angles, spacing and patterns for uniform coverage of work.

c. Size (caliber) of nozzle selected according to distance from nozzle to work surface and pump specification, selected on delivering the required volume of sprayed solution.

d. Temperature and concentration of the cleaner.

e. Filtration for preventing clogging of the nozzles.

f. Solution reservoir of sufficient volume to fill the supply lines to the jets, without starving the pump.

g. Control of overspray from the ricochet from the walls and from the parts.

حرکت محلول اسپری به سمت نواحی پایینی قطعه تمیز شونده عموما قادر به انتقال انرژی مکانیکی اسپری به این نواحی نیست، زیرا انرژی مکانیکی حاصل از فشار خروج محلول تنها به قسمتی که مستقیما محلول به آنجا اسپری می شود وارد می گردد. علاوه بر این، به دلیل اتمیزه شدن سریع بخارات مایع باید برای ثابت ماندن ترکیب محلول مدام به ان اب اضافه کرد که این مسئله باعث افت دمای محلول شده و متعاقبا باید انرژی گرمایی جهت ثابت ماندن دمای محلول افزایش داد. فرایند اسپری عموما با غلظت محلول g/l 4-16 دمای کاری ⁰C 68-74 و فشار اسپری Kg/Cm² 0.7-3.5 انجام می­شود. فرمولاسیون محلول اسپری مشابه محلول غوطه وری است بجز اینکه عامل مرطوب کننده از نوع کف کننده کم است.

On the down side, spraying liquid is relatively inefficient way to deliver mechanical energy to the cleaning object, since only a portion of energy is directly impinging the parts that needs cleaning. In addition, atomized liquid evaporates rapidly, requiring the frequent water additions as well the considerable amount of heat is needed to maintain the required cleaning temperature. Spray cleaners are used at about 4-16 gr/l at 68-740 C with spray pressure from 0.7-3.5 kg/cm².Formulations are similar to soak cleaners, except that wetting agents are of a low foaming type.

E. پاکسازی توسط اولتراسونیک

برای همه ما مفهوم صدا یعنی چیزی که ما می شنویم درحالیکه فیزیکدانان آن را به عنوان نوعی از انرژی تعریف میکنند. اکثر ما اثر شگفت انگیز خواننده بزرگ Caruso را که توانست با صدایش جام شراب را بشکند به یاد داریم. محدوده صدایی که برای بشر قابل شنیدن است از 20 تا 20000 ارتعاش بر ثانیه است. این محدوده صدای صوت است. حوالی و بالای این فرکانسها اولتراسونیک (فراصوت) نامیده می شود. اولتراسونیک شاخه ای از صوت شناسی است که مربوط به انرژی مکانیکی امواج صوت در تمام فرکانسها بالای محدوده قابل شینداری می شود.

E.  ULTRASONIC CLEANING

Sound to nearly all of us, is anything we hear, while to the physicist is a form of vibrational energy. Most of us also can remember the fascinating phenomenon of the great singer Caruso shattering the wine glass with his voice. The range of sounds audible to the human ear is from 20 to about 20000 vibrations /sec. This is sonic sound. Around and above these frequencies, it is called ultrasound. Ultrasonic is a branch of acoustics that deals with mechanical sound waves at all frequencies above the audible range.

عملیات پاکسازی اولتراسونیک بدلیل تغییراتی که در فشار و دمای بین حبابهای بخار اتفاق می افتد، انجام میگیرد. تغییرات منفی و مثبت فشار بطور پیوسته وجود دارند که موجب شکل گیریو ترکیدن هزاران حباب بخار می شود. این فرایند اصطلاحا کویتاسیون (حفره زایی) نامیده می شود. همین شکل گیری و انفجار کیسه های هوایی همراه با فشار و دمای فوق العاده (تقریبا PSI10000 و ^oF20000) اساس پاکسازی در این روش است. امواج صوتی صرفا وسیله مکانیکی برای ایجاد این حفرات است. داشتن منبعی که بتواند انرژی کافی جهت انجام کویتاسیون را فراهم کند بسیار مهم است. برای به حداقل رساندن اتلاف انرژی از طریق محلول باید مبدلها بطور مناسب و به اندازه کافی نزدیک بهم تعبیه شوند.

Ultrasonic cleaning functions because of changes in pressure and temperature that occur within vapor bubbles that implode 47. There are constantly changing negative and positive pressures, which cause the simultaneous formation and implosion of thousands of minute vapor bubbles. This is termed cavitation. It is the formation and bursting of these vapor pockets with their fantastic pressures and temperatures (approximately 10,000 PSI and 20,000oF) that does the cleaning. The sound waves are simply the mechanical means to achieve cavitation. It is important to have sufficient power to generate cavitation. Transducers must be located properly and close enough to the parts to be cleaned which minimize energy loss through the solution.

پاک کنندگی به روش اولتراسونیک برخی از مزایایی که برای پاکسازی برقی برشماردیم را دارد با این تفاوت که اساس این روش برپایه انژی صوت است.

Ultrasonic cleaning generates a number of specific advantages for the electroplater. Since it is based on sound, it is omni directional.

برای انتخاب محلول اولتراسونیک محدودیتی وجود ندارد و این محلول میتواند قلیایی، حلال، اسیدی و یک دترجنت باشد. عملیات پاکسازی در مناطقی که ماده شیمیایی و انرژی صوت قابل نفوذ باشد موثر و کارامد است از جمله قسمتهای ترک خورده، منافذ ریز، سوراخهای کور و غیره. حداکثر میزان پاکسازی با اولتراسونیک توسط Fuchs  مورد آزمایش قرار گرفت.

Ultrasonic cleaning can be of alkaline, solvent, acidic or detergent base (neutral) nature. Effective cleaning action occurs anywhere that cleaning chemistry and ultrasound penetrates e.g., crack, pores, blind holes, etc. Maximizing the ultrasonic cleaning process was expertly treated by Fuchs 48-49 .

اجزای اصلی یک سیستم پاکسازی به روش اولتراسونیک شامل یک مخزن برای پاک کننده، یک مبدل که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی (صدا) تبدیل می کند و منبع جریان متناوب با فرکانس بالا (یک ژنراتور که AC با 60 سیکل / ثانیه را به جریان AC با فرکانس بالا تغییر می دهد).

The basic components of an ultrasonic cleaning system consists of a tank for the cleaner, a transducer which converts electrical energy into mechanical (sound) energy, and a source of high frequency alternating current (a generator that changes 60 cycles/second AC into high frequency, A-C) 44,48-53.

حداکثر راندمان پاکسازی را با دماهای مختلف و با استفاده از محلولهای مختلف میتوان بدست آورد. یک حقیقت بسیار جالب دیگر این است که هنگامی که انرژی صوت تحت شرایط یکسان استفاده می شود، محلولهای برپایه مواد شوینده رقیق موثرتر از موارد مشابه غلیظ خود عمل میکنند. حفراتی که توسط دستگاه اولتراسونیک تولید می شوند، به خوبی می توانند آلودگیها را از مناطق عمقی و سوراخهای کور پاکسازی و خارج کنند. این روش پاکسازی نظر تعدادی از آبکاران حرفه ای را به خود جلب کرده است. یکی از مواردی که استفاده از ای روش را با محدودیت مواجه کرده است هزينه تجهيزات لازم برای آن است به ويژه هنگاميکه قطعات مورد نظر بزرگ هستند. با این وجود، به نظر ما، این بهترین روشی است که تاکنون پیشنهاد شده است.

Maximum cleaning efficiency is obtainable for the different temperatures for different cleaning media. Another interesting fact is that dilute detergent based solutions are more effective than concentrated ones under identical conditions when sonic energy is utilized. The cavitations produced by ultrasound are well documented in the practice by their ability to drive the packed dirt from deep or blind holes. This sound approach attracted a number of progressive finishers. The cost of the necessary equipment will limit adoption of this method in many cases, especially when large parts are being processed. Nevertheless, to our knowledge, it is the best approach so far suggested.

44. "Guide to Acid, Alkaline, Emulsion and Ultrasonic Cleaning”, p.76, ASTM International, Material Park, OH(1997).

45. A.J. Steiger, Met. Finish., 5 6(2)48(1958).

46. S.D. Temple, Met. Finish., 90(8)39(1992).

47. K.R. Allen, “Ultrasonic-A Practical Approach” in : Ref. 2, pp.154-161.

48. F.J. Fuchs, Met. Finish.,  90(5)7(1992).

49. F.J. Fuchs, Met. Finish.,  82(1)15(1984).

50. J. Hilgery, Met. Finish.,  95(4)54(1997).

51.J.W.  Natwick , Proceed. Amer. Electropl . Soc. 51, 178 (1964(.

52. H.W. Harding, Plat.Surf.Finish ., 77(3), 40(1990).

53. Ref. 44, p.95.

تهیه شده در واحد پژوهش و گسترش جلاپردازان پرشیا (JP)

آذر 96

Prepared by research and development unit of jalapardazan (JP)

December 2017