Startseite » Anlagen, Verfahren »

Schnell und sicher reinigen mit Ultraschall

Reinigungsprozesse qualitätsfähig auslegen
Schnell und sicher reinigen mit Ultraschall

Insbesondere bei hohen Produktionsvolumen erweist sich die Teilereinigung in der spanenden Fertigung nicht selten als Flaschenhals. Um Qualität, Durchsatz und Kosten unter einen Hut zu bringen, sind das richtige Medium und ein anforderungsgerecht ausgelegtes Anlagenkonzept mit entsprechender Verfahrenstechnik erforderlich. Ultraschall hat sich dabei als effektive und vielseitig einsetzbare Technologie bewährt.

Autor: Autorin:

In der spanenden Fertigung kommt es unweigerlich zur Verunreinigung der Bauteile. Dieser Schmutz, etwa Reste von Bearbeitungsmedien und Poliermitteln, Späne, Grate und Abrieb, stellt üblicherweise ein Problem in nachfolgenden Prozessen dar, beziehungsweise er kann Qualität, Funktion und Lebensdauer der fertigen Produkte beeinträchtigen. Insbesondere bei einem hohen Produktionsvolumen kann die Teilereinigung jedoch schnell zum Bremsklotz werden.

Die Ultraschallreinigung ermöglicht es, partikuläre und filmische Verschmutzungen nicht nur zuverlässig, sondern auch schnell von Werkstücken zu entfernen – und das auch bei Teilen mit schwer zugänglichen Hohlräumen, beispielsweise Sacklöchern und Hinterschneidungen. Wesentlich bei der Auslegung des Reinigungsprozesses ist, das Reinigungsmedium und -verfahren abzustimmen auf Bauteilmaterial und -geometrie sowie Art und Umfang der Verschmutzung und den erforderlichen Sauberkeitsgrad sowie die Anlagentechnik optimal auszulegen.
Gleiches löst sich in Gleichem – dieser chemische Grundsatz trifft auch für die Auswahl des Reinigungsmediums zu. Entsprechend kommen Lösemittel wie chlorierte und nicht halogenierte Kohlenwasserstoffe und modifizierte Alkohole bevorzugt bei der Entfernung mineralölbasierter (unpolarer) Verunreinigungen, beispielsweise Bearbeitungsöle, Fette und Wachse zum Einsatz. Die Abreinigung wasserbasierter (polarer) Kontaminationen wie Kühl- und Schmieremulsionen, Polierpasten, Additive, Salze, Abrieb und andere Feststoffe erfolgt üblicherweise mit wässrigen Medien. Sie stehen als pH-neutrale, alkalische und saure Medien zur Verfügung.
Reinigende Wirkung der Schallwellen
Ihre Reinigungswirkung entfalten Ultraschallwellen in einem Flüssigkeitsbad. Sie basiert auf dem physikalischen Effekt der Kavitation: Bei der Beschallung einer Flüssigkeit mit Ultraschall kommt es durch die hohe Intensität des Schallwechseldrucks in der Zugphase der Schwingung zu einem Aufreißen der Flüssigkeit – die Kohäsionskräfte werden überwunden. Dadurch bilden sich Millionen mikroskopisch kleine Bläschen. In der anschließenden Druckphase werden die Kavitationsblasen instabil, fallen in sich zusammen (implodieren) und erzeugen hydraulische Stöße mit erheblichen Energiedichten, die in der Flüssigkeit Mikroströmungen auslösen. Treffen diese auf eine Oberfläche, „sprengen“ sie dort die mit der richtigen Reinigungschemie angelösten Verunreinigungen ab und spülen den Schmutz weg.
Der Einsatz von Ultraschall in einem auf die Verschmutzung abgestimmten Reinigungsmedium reduziert die Reinigungszeit um bis zu 90 Prozent. Auch der Verbrauch von Reinigungschemie kann verringert werden. Umgekehrt wirkt sich eine falsche Wahl des Reinigungsmediums auf Qualität und Prozessstabilität aus. Werden zum Beispiel stark ölige Teile in einem wässrigen Prozess gereinigt, sinkt die Badstandzeit, und nicht selten wird bei steigenden Prozesskosten kein ausreichendes Reinigungsergebnis erreicht.
Die richtige Frequenz entscheidet
Die Erzeugung der Schallwellen erfolgt durch einen Generator, der die Netzfrequenz von 50 bis 60 Hz in hochfrequente Schwingungen umwandelt. Bei der Auslegung des Reinigungssystems ist die Ultraschallfrequenz ein wesentliches Kriterium. Generell gilt: Je niedriger die Frequenz, desto höher die durch die Schallwellen freigesetzte Energie. Eine zu tiefe Frequenz kann daher bei empfindlichem Reinigungsgut zu Beschädigungen, eine zu hohe Frequenz zu einem nicht anforderungsgerechten Reinigungsergebnis führen. Anhaltswerte für die Auswahl der Ultraschallfrequenz sind:
  • 25 – 35 kHz: Entfernen von Partikeln, Fetten, Ölen und anderen Verschmutzungen von harten, nicht polierten Oberflächen, zum Beispiel Motorreinigung
  • 40 – 80 kHz: Aufgaben in der Feinreinigung sowie die Reinigung von porösen und polierten Oberflächen
  • 120 kHz und mehr : Aufgaben in der Feinstreinigung sowie die Reinigung feinporöser und hochglanzpolierter Oberflächen
Insbesondere bei Bauteilen mit sehr komplexen Geometrien werden immer häufiger auch Multi- oder Mischfrequenz-Ultraschalllösungen eingesetzt. Solche Systeme stehen unter anderem als Zweifrequenzgeräte mit 25 und 50 kHz und mit drei Frequenzen (40, 80 und 120 kHz) zur Verfügung.
Leistung lässt sich anpassen
Neben der Frequenz spielt die in das Reinigungsbad eingebrachte Ultraschallleistung eine wichtige Rolle. In der Regel gilt: Mit einer Leistung von acht bis zehn Watt pro Liter Badinhalt wird ein gutes Reinigungsergebnis erzielt – für ein Reinigungsbad mit 100 Litern ist also eine Ausgangsleistung von 800 bis 1000 Watt erforderlich. Bei sehr hartnäckigen Verunreinigungen oder einem sehr hohen Sauberkeitsgrad kann die erforderliche Ultraschallleistung höher liegen.
Die Übertragung der Schallwellen in die Flüssigkeit erfolgt durch Schwingsysteme. Da sie sich von der schallabstrahlenden Fläche in Längsrichtung (longitudinal) ausbreiten, entstehen schalltote und schallaktive Zonen. Daher beeinflussen Anzahl und Positionierung der Schwingelemente im Reinigungsbad das Reinigungsergebnis ebenfalls. Verfügt der Ultraschallgenerator über eine so genannte Sweep-Funktion für eine Frequenzmodulation, werden die Ultraschallschwingungen gleichmäßiger in der Reinigungsflüssigkeit verteilt. Darüber hinaus sind bei der Reinigung von Bauteilen mit komplexen Geometrien heute immer mehr Ultraschall-Reinigungsanlagen mit mehrseitiger Beschallung – Boden und Seitenwände – ausgestattet.
Parts2clean www.parts2clean.de

Treff für Teilereinigungs-Profis

Welches Reinigungsmedium ermöglicht bei einer bestimmten Anwendung optimale Ergebnisse? Mit welcher Anlagentechnik lässt sich die Reinigung qualitätsfähig durchführen? Welche UItraschallfrequenzen sorgen für eine schnelle und schonende Abreinigung? Antworten auf diese und viele weitere Fragen rund um die Ultraschallreinigung bietet die Parts2clean. Das Ausstellungsportfolio umfasst Anlagen, Verfahren und Prozessmedien für das Entfetten, Reinigen, Entgraten und Vorbehandeln von Bauteilen und Oberflächen, Sonderverfahren, Warenkörbe und Werkstückträger, Handling und Prozessautomatisierung, Qualitätssicherung, Testmethoden und Analyseverfahren, Medienaufbereitung und -entsorgung, Reinraumtechnik, Lohnreinigung, Korrosionsschutz, Konservierung, Verpackung, Forschung und Fachliteratur. Das dreitägige Parts2clean Fachforum bietet zusätzlich umfangreiches Know-how rund um die industrielle Teile- und Oberflächenreinigung. Die internationale Leitmesse für industrielle Teile- und Oberflächenreinigung findet vom 24. bis 26. Juni 2014 auf dem Messegelände in Stuttgart parallel zur O&S, Lasys und Automotive Expo statt.
Aktuelle Ausgabe
Titelbild mav Innovation in der spanenden Fertigung 1
Ausgabe
1.2024
LESEN
ABO
Newsletter

Jetzt unseren Newsletter abonnieren

Trends

Aktuelle Entwicklungen in der spanenden Fertigung

Alle Webinare & Webcasts

Webinare aller unserer Industrieseiten

Alle Whitepaper

Whitepaper aller unserer Industrieseiten


Industrie.de Infoservice
Vielen Dank für Ihre Bestellung!
Sie erhalten in Kürze eine Bestätigung per E-Mail.
Von Ihnen ausgesucht:
Weitere Informationen gewünscht?
Einfach neue Dokumente auswählen
und zuletzt Adresse eingeben.
Wie funktioniert der Industrie.de Infoservice?
Zur Hilfeseite »
Ihre Adresse:














Die Konradin Verlag Robert Kohlhammer GmbH erhebt, verarbeitet und nutzt die Daten, die der Nutzer bei der Registrierung zum Industrie.de Infoservice freiwillig zur Verfügung stellt, zum Zwecke der Erfüllung dieses Nutzungsverhältnisses. Der Nutzer erhält damit Zugang zu den Dokumenten des Industrie.de Infoservice.
AGB
datenschutz-online@konradin.de