Was ist Ultraschall?

Als Ultraschall bezeichnet man Schwingungen im Frequenzbereich oberhalb des menschlichen Hörbereichs, also über 20 000 Hz. Technische Anwendungen benutzen im Allgemeinen den Bereich von 20 kHz bis 4 MHz. Die Ausbreitung des Schalls erfordert immer ein Medium welches flüssig, fest oder gasförmig sein kann.

Worauf beruht die Reinigungswirkung von Ultraschall?

Um mit Ultraschall reinigen zu können, müssen die Schwingungen auf die Oberfläche des Reinigungsobjektes einwirken. Als Übertragungsmedium werden meist wässrige Lösungen eingesetzt. Auch Medien auf der Basis verschiedenster Kohlenwasserstoffe sind grundsätzlich geeignet. Allerdings ist die Schallübertragung in der Regel schlechter, Brand- und Explosionsgefahr erfordern teure ex-geschützte Anlagenausführungen.
Die Reinigungswirkung beruht darauf, daß in der Flüssigkeit durch die starken Schallschwingungen während der Unterdruckphase mikroskopische Dampfblasen entstehen welche in der folgenden Überdruckphase wieder implodieren. Dabei entstehen an den mikroskopisch kleinen Blasen kurzzeitig sehr hohe lokale Drücke. (Kavitation)
Besonders ausgeprägt ist dieser Effekt beim Auftreffen der Schallwellen auf das Reinigungsobjekt.
Soweit der Schall auch in der Lage ist in innere Strukuren des Reinigungsobjektes einzudringen wird auch hier durch die Kavitation ein Reinigungseffekt erzielt. So kann man beispielsweise kleinere Zahnradgetriebe (Uhren) perfekt auswaschen ohne sie zerlegen zu müssen.
Von entscheidender Bedeutung für einen guten Reinigungerfolg ist die richtige Auswahl des Reinigungsmittels. Ungeeignete Zusätze oder gelöste Gase machen das Bad "weich" und verhindern die Schallausbreitung.
Vergleichsweise kann man die Wirkung der Kavitation mit einer sehr feinen aber extrem harten Stahlbürste vergleichen. Hohe Frequenz entspricht einer feineren, niedrige Frequenz einer groberen "Bürste"

Welches Reinigungsmittel ist geeignet ?

Die Auswahl des richtigen Reinigungsmittels ist Voraussetzung für den Erfolg. Es sollte kavitationsfördernd und für den Einsatz im Ultraschallbad geeignet sein. Neben einigen Standardreinigern gibt es eine unübersehbare Zahl spezieller Mittel und Zusätze für die Oberflächenbearbeitung beispielsweise zum Entrosten, Entoxidieren, Beizen.
Grundsätzlich sollte ein Reinigungsmittel bereits in der Lage sein, die Verunreinigungen zu lösen. Die Einwirkung des Ultraschalls beschleunigt dann den Prozess um ein Vielfaches.

Wie wird Ultraschall erzeugt?

Für die Erzeugung von Ultraschall werden Schwingelemente eingesetzt, die durch einen elektrischen Generator mit der entsprechenden Frequenz angeregt werden.
Die bekanntesten Schwinger sind piezoelektrische und magnetostriktive Schwinger.
Für Ultraschall-Reinigung werden heute überwiegend piezoelektrische Schwinger eingesetzt.
Diese bestehen aus einer Anordnung von piezoelektrischen Keramiken und entsprechenden mechanischen Bauteilen, die einen Resonator bilden und die Schwingungen an das zu beschallende Objekt anpassen. Um eine ausreichend hohe Leistung zu erreichen werden mehrere Schwinger zu einer Gruppe zusammengeschaltet.
Diese Schwinger können an den Boden oder die Seiten einer Reinigungswanne angeklebt werden. Bei größeren Reinigungsbecken werden diese Schwingergruppen als Flansch- oder Tauch-Schwinger ausgeführt.

Reinigungs-Geräte

Für gelegentliche Reinigung kleinerer Teile und geringer Mengen sind sogenannte Standard-Schwingwannen ausreichend. Diese sind im Bereich von 2 bis 48 Liter erhältlich.
Für größere Teile werden geschweißte Reinigungsbecken mit am Boden oder an den Seiten angeklebten Schwingern oder Tauchschwinger eingesetzt. Bei häufiger Nutzung und stärkeren Verunreinigungen ist ein Kreislauf mit Pumpe und Filter empfehlenswert. Dauerbetrieb im industriellen Bereich erfordert zusätzlich einen beheizten Vorlagetank.
Nachfolgend ist es meist erforderlich, in einer zweiten Station mit sauberem warmen Wasser und Ultraschall nachzuspülen. Dabei kommen auch Inhibitoren als Korrosionsschutz zum Einsatz. Eine anschließende Trocknung verhindert Korrosion und sichert das Reinigungsergebnis. Bei temperaturempfindlichen Teilen wird eine Trocknung im Vakuum vorgenommen.Vollautomatische Mehrkammer-Anlagen mit Transport, Trocknung, Wassermanagement, Waschmitteldosierung und Ölabscheidung ermöglichen den Einsatz in der Industrie im Schichtbetrieb störungsfrei über einen langen Zeitraum.