Lavaggio con gli ultrasuoni, consigli e indicazioni utili.
Il lavaggio sonico è molto usato per metalli e superfici in alluminio da tornitura, un capitolo a parte merita il lavaggio dei componenti elettronici e degli oggetti in oro, le gioiellerie di arte orafa, e anche i minerali e le pietre dure che sono pulite facilmente con una lavatrice ad ultrasuoni.
Questo sistema è utilissimo per la pulizia di rifinitura dei campioni trattati con tutte le tecniche esposte nella lavorazione galvanica degli orefici e dei gioiellieri, dei manutentori di circuiti elettronici e pressoi negozi di ottica, esso permette di effettuare una pulizia profonda rimuovendo tutte le particelle di sporco che di solito con gli altri sistemi non si riescono a rimuovere.
Il costo dell'apparecchio ultrasonoro vale l'acquisto.
Ma cerchiamo di capire come funzionano e quali tra i tanti modelli proposti sono quelli più idonei per la pulizia di metalli nobili, componenti elettronici e pezzi di precisione da tornitura. Il funzionamento. Una lavatrice a ultrasuoni è composta da un generatore elettronico di ultrasuoni che produce un segnale continuo o impulsato a una frequenza compresa tra i 20 e i 60 Khz, che si traducono da 20.000 fino a 60.000 oscillazioni al secondo.
Queste oscillazioni nel mezzo liquido sono create da onde di pressione e depressione acustica che, a causa della loro elevata potenza, fanno oscillare le microbolle di gas disciolte nel liquido. Quando le microbolle durante la fase di compressione raggiungono il loro raggio minimo consentito, implodono improvvisamente, generando così un'enorme energia d'urto tra il liquido detergente e la superficie da pulire.
Questo fenomeno di implosione rapido è chiamato "cavitazione ultrasonora o vibrazione ultra sonica meccanica molecolare" e può generare delle micro esplosioni delle particelle 120.000 volte al secondo per milioni di micro bollicine e di onde meccaniche.
Queste distaccano lo sporco uniformemente su qualsiasi pezzo da tornitura e fresatura, gioiello di orafi e argentieri, stampo per stampaggio oggetti, parti meccaniche in acciaio, ottone, alluminio, superfici lavorate e di produzione, parti di macchine e motori in manutenzione.
Le onde d'urto generate durante la cavitazione, pertanto raggiungono ogni parte di superficie di un solido immerso durante il processo di lavaggio. Spazzolano la superficie togliendo ogni particella di sporco o materiale da rimuovere.
Quali sono le migliori.
Lavatrici prodotte in italia si possono trovare alla Ultrasuoni ie, sito web www.ultrasuoni.eu - tel 0257606078, che produce una gamma completa di pulitori professionali e industriali: da 2 a 200 litri per laboratorio, officina e industria, da 70 a 6.000 litri per grande meccanica, stampi pressofusione, stampi per articoli in plastica, gomma elastica, poliuretano automobili, rulli anilox, parti di pompe e turbine, valvole e saracinesche per gas, ossigeno e oleodotti petroliferi, per pulizia pistoni e componenti metallici, minuterie, parti di prodotti tecnici per pneumatica, oleodinamica, idraulica, termotecnica e caldaie, elettronica e schede con circuiti stampati, e molto altro.
Esistono numerose marche e modelli, diffidate però di quelle troppo economiche. Una buona lavatrice ad ultrasuoni professionale e di produzione italiana certificata e con marchio europeo Ce, ha un prezzo di tutto rispetto e in linea con il costo di materie prime, circuiti integrati e automazione di alta qualità. Il costo di un pulitore digitale ultrasonoro dipende molto da altre caratteristiche della lavatrice stessa come specificato dal singolo produttore, dalla notorietà del produttore, dalle garanzie e dal fatto se il fornitore è effettivamente un produttore locale italiano oppure un importatore di apparecchi incapace di dare assistenza, ricambi e una garanzia concreta all'utilizzatore.
Applicazioni particolari.
La frequenza migliore per lavorare sui minerali è quella che non scende al di sotto dei 40kHz. Gli effetti di cavitazione estremamente intensa (20khz) possono danneggiare alcuni materiali e quindi non sono indicate per la pulizia dei minerali, soprattutto di quelli più delicati, potrebbero però essere utilizzate per la pulizia di minerali molto sporchi ma resistenti (come quarzo, smeraldo, diamante, corindone ecc.).
Per capire bene la differenza immaginate di comparare la frequenza dei 20kHz a una carta vetrata a grana molto grossa e i 60 ad una con grana molto fina.
DIMENSIONE E FORMA DELLA VASCA
Altri parametri fondamentali per ottenere un eccellente risultato nella pulitura con ultrasuoni sono la dimensione, la configurazione e la capacità della vasca. Una lavatrice ad ultrasuoni, per essere adatta al nostro scopo, deve permettere di poter introdurre nella vasca di lavaggio anche pezzi di dimensioni medio-grandi e la forma da prediligere dovrebbe comunque essere quella quadrata e non rettangolare.
La capacità di contenimento (espressa in litri) non dovrebbe essere inferiore ai 6-12 litri. La scelta su questo parametro risulta però molto soggettiva sia sulla base della dimensione dei minerali che di solito dobbiamo pulire che per l'aspetto economico (più è grande la lavatrice più il prezzo aumenta). Attualmente in commercio esistono dei buoni compromessi tra grandezza della lavatrice e costo (si aggirano sui 650 euro) io ho un modello di questo tipo (di capacità di 12 litri e molto capiente) e la trovo soddisfacente per le mie esigenze.
TERMOSTATO
La temperatura della soluzione acquosa in un bagno di lavaggio ad ultrasuoni è molto importante; infatti l'intensità di cavitazione varia con il variare della temperatura. Tale intensità aumenta con l'aumentare della temperatura, fino a circa 70°C per poi diminuire e cessare completamente alla temperatura di ebollizione del liquido. Sulla base di questa nozione la scelta dovrà cadere su una lavatrice fornita di termostato che può far arrivare la temperatura dell'acqua almeno a 60° e che può mantenere la temperatura fino al completo ciclo di lavaggio.
SCARICO
La lavatrice dovrà essere fornita di un rubinetto di scarico per facilitare il ricambio del liquido e la pulizia della vasca.
CESTELLO
Il cestello da inserire nella vasca è uno strumento basilare sia per poter disporre al meglio i pezzi all'interno della vasca e poterli controllare facilmente dopo ogni lavaggio che per evitare danneggiamenti al fondo della vasca stessa. Inoltre il cestello permette una maggiore diffusione delle particelle su tutta la superficie del minerale da pulire.
COPERCHIO
è indispensabile per lavorare in tutta sicurezza ed evitare pericolosi schizzi nel caso si utilizzino detergenti e aiutare a mantenere in temperatura l'acqua.
DETERGENTI
Tale argomento meriterebbe un trattato a parte tanti sono i prodotti chimici che possono essere utilizzati per coadiuvare il lavaggio con gli ultrasuoni. Esistono sul mercato prodotti detergenti neutri, acidi o basici a seconda del tipo di sporco che si vuole rimuovere. L'orientamento sulla scelta andrà effettuato quindi su questi parametri, sul costo del detergente e soprattutto cercando di evitare prodotti troppo acidi o troppo basici per evitare il danneggiamento per corrosione della lavatrice ad ultrasuoni (tale problema si può ovviare utilizzando dei semplici accorgimenti come meglio spiegato nell'ultimo capitolo). Oltre a facilitare la pulizia i saponi permettono anche un'ottima propagazione delle onde ultrasonore e consentono di rendere molto breve il processo di pulitura.
INDICAZIONI E UTILIZZO
Per avere i massimi vantaggi di pulizia devono essere osservate alcune semplici regole: - la vaschetta andrebbe sempre riempita con acqua distillata fino al livello consigliato dal manuale di istruzioni.
DEGAS DEL LIQUIDO DI LAVAGGIO
Una volta riempita la vaschetta se si aggiungono dei detergenti è necessario (nel caso la lavatrice non abbia questa funzione chiamata "degas") "sgassare" per qualche istante la soluzione senza i pezzi nel cestello per eliminare le bolle di ossigeno. Si procede in questo modo: una volta riempita la vasca e versato il sapone agitare la soluzione per miscelarla bene, accendere poi gli ultrasuoni e aspettare qualche istante: si noteranno delle grosse bolle che risalgono verso la superficie o comunque si noterà una densità maggiore dell'acqua.
Con una bacchetta lunga di plastica (utilizzare guanti di gomma ed evitare di immergere le mani nella soluzione quando gli ultrasuoni sono in funzione) agitare la soluzione per alcuni secondi. Questa operazione faciliterà il degasaggio e permetterà una maggiore diffusione delle onde ultrasonore per una maggiore e più efficace cavitazione.
Nel cestello i pezzi da pulire vanno posizionati in modo che stiano larghi per permettere alle bolle della cavitazione di raggiungere tutti i punti del pezzo da pulire. Meglio mettere meno campioni e fare più lavaggi. - Dopo il primo lavaggio rigirare i pezzi nel cestello ed eseguire un ulteriore ciclo di lavaggio.
Lavorare sempre con temperature non inferiori ai 50-60 gradi centigradi (attenzione però ai minerali termosensibili). In alcune lavatrici ultrasoniche più economiche il termostato ci mette moltissimo tempo per far arrivare l'acqua a una temperatura ottimale (50-60gradi) è necessario quindi preriscaldare l'acqua distillata e versarla successivamente già bella calda nella vasca.
In caso di utilizzo di reagenti (acidi o basici) utilizzare un secondo contenitore (in materiale plastico) da immergere a "bagnomaria" nella vaschetta (questo per evitare corrosioni del metallo della vaschetta e per una maggiore sicurezza di manipolazione) alcuni contenitori troppo spessi non permettono però un buon passaggio degli ultrasuoni, è necessario quindi utilizzare contenitori idonei (sul web ci sono svariate ricerche e studi su questo argomento che potranno essere di ausilio).
Se si utilizzano normali detergenti a temperature di lavaggio alte (sopra i 50-60 gradi) i componenti e i pezzi dopo il lavaggio potrebbero asciugare e presentarsi con patine bianche dovute alla rapida evaporazione dell'acqua una volta tolto il cestello dalla vaschetta.
E' necessario procedere quindi ad un risciacquo in acqua distillata preriscaldata o comunque a temperatura ambiente per evitare lo sbalzo termico sulle superfici dei pezzi, oppure aspettare che i pezzi si siano raffreddati. - Lavorare sempre con acqua distillata pulita e cambiare spesso l'acqua nella vasca di lavaggio (noterete che dopo 2-3 lavaggi, a seconda dello sporco dei pezzi, l'acqua risulterà già torbida e ci saranno molti residui sul fondo della vasca.
Questo è anche un ottimo accorgimento per vedere se gli ultrasuoni funzionano davvero. Una soluzione sporca può contaminare di nuovo i campioni e soprattutto diminuire la forza di cavitazione degli ultrasuoni. Gli ultrasuoni non fanno miracoli ma permettono lavaggi incredibili, rapidi, economici, ecologicamente sicuri e possono rimuovere anche le particelle di sporco più piccole dai pezzi meccanici con superfici delicate, nascoste, filettate e forate non pulibili con altro sistema tradizionale.
Su alcuni acciai da tornitura, tipo inox e metalli come ottone e ghisa, leghe leggere (alluminio e zama), e ceramiche tecniche da lappatura e quarzo l'effetto di pulizia è ancora maggiore. L'importante è comunque procedere alla pulizia dei campioni con i metodi indicati nei nostri manuali allegati alle macchine di lavaggio e quindi, effettuare uno o più lavaggi ad ultrasuoni per la finitura o utilizzare la vasca ultrasonora solo per alcuni tipi di componenti, stampi, teste motore e pezzi meccanici di precisione per i quali sarebbe impossibile provvedere alla loro pulizia con i sistemi chimici, abrasivi o meccanici obsoleti.