अल्ट्रासोनिक सफाई

अल्ट्रासोनिक सफाई एक प्रक्रिया है जो सफाई प्रभाव के साथ तरल पदार्थ को उत्तेजित करने के लिए अल्ट्रासाउंड (आमतौर पर 20 से 40 kHz तक) का उपयोग करती है। अल्ट्रासोनिक क्लीनर विभिन्न आकारों में आते हैं, छोटी डेस्कटॉप इकाइयों से कम की आंतरिक मात्रा के साथ 0.5 L, 1,000 लीटर (260 यूएस गैलन) तक की मात्रा वाली बड़ी औद्योगिक इकाइयों के लिए।

अल्ट्रासोनिक सफाई मशीन का सिद्धांत अल्ट्रासोनिक आवृत्ति स्रोत की ध्वनि ऊर्जा को ट्रांसड्यूसर के माध्यम से यांत्रिक कंपन में परिवर्तित करना है। अल्ट्रासोनिक तरंग द्वारा उत्पन्न कंपन को सफाई टैंक की दीवार के माध्यम से सफाई तरल में प्रेषित किया जाता है, ताकि टैंक में तरल में सूक्ष्म बुलबुले ध्वनि तरंग की क्रिया के तहत कंपन कर सकें, गंदे सोखना को नष्ट और अलग कर सकें। वस्तु की सतह।

साफ की जा रही वस्तु के आधार पर, प्रक्रिया बहुत तेज हो सकती है, एक गंदे वस्तु को मिनटों में पूरी तरह से साफ कर सकती है। अन्य मामलों में सफाई धीमी हो सकती है, और 30 मिनट से अधिक हो सकती है। अल्ट्रासोनिक क्लीनर का उपयोग कई अलग-अलग प्रकार की वस्तुओं को साफ करने के लिए किया जाता है, जिसमें आभूषण, वैज्ञानिक नमूने, लेंस (प्रकाशिकी)  और अन्य ऑप्टिकल भागों, घड़ियां, दंत चिकित्सा और सर्जिकल उपकरण, उपकरण, सिक्के,  फ़ाउंटेन पेन, गोल्फ क्लब,  मछली पकड़ने की रील ,  किवाड़ीय़ खिड़की ्स शामिल हैं। आग्नेयास्त्र घटक, कार ईंधन इंजेक्टर, संगीत वाद्ययंत्र, ग्रामोफोन रिकॉर्ड, औद्योगिक मशीन के पुर्जे और इलेक्ट्रॉनिक उपकरण। उनका उपयोग कई आभूषण कार्यशालाओं, घड़ीसाजों के प्रतिष्ठानों, इलेक्ट्रॉनिक मरम्मत कार्यशालाओं में किया जाता है। और वैज्ञानिक प्रयोगशालाएँ।

इतिहास
दशकों से औद्योगिक रूप से अल्ट्रासोनिक सफाई का उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से छोटे जटिल भागों को साफ करने के लिए, और सतही उपचार प्रक्रियाओं में तेजी लाने के लिए। ऐसा प्रतीत होता है कि अल्ट्रासोनिक क्लीनर पहले के कई आविष्कारों के प्राकृतिक विकास के रूप में विकसित हुए थे, जो पदार्थों को हिलाने और मिश्रण करने के लिए कंपन का उपयोग करते थे, और इस प्रकार अल्ट्रासोनिक सफाई का कोई स्पष्ट आविष्कारक नहीं है।, रिकॉर्ड पर सबसे पहला पेटेंट है जो विशेष रूप से अल्ट्रासोनिक सफाई शब्द का उपयोग करता है, हालांकि पहले के पेटेंट तीव्र आंदोलन, उपचार और पॉलिशिंग के लिए अल्ट्रासाउंड के उपयोग को संदर्भित करते हैं, उदा।.

1950 के मध्य तक संयुक्त राज्य में कम से कम तीन अल्ट्रासोनिक क्लीनर निर्माता और यूनाइटेड किंगडम में दो स्थापित थे; और 1970 के दशक तक औद्योगिक और घरेलू उपयोग के लिए अल्ट्रासोनिक क्लीनर व्यापक रूप से स्थापित हो गए थे।

प्रक्रिया विशेषताएँ
अल्ट्रासोनिक सफाई एक तरल को उत्तेजित करने के लिए उच्च आवृत्ति दबाव (ध्वनि) तरंगों से प्रेरित गुहिकायन बुलबुले का उपयोग करती है। आंदोलन धातु, प्लास्टिक, कांच, रबर और सिरेमिक जैसे सबस्ट्रेट्स का पालन करने वाले दूषित पदार्थों पर उच्च बल पैदा करता है। यह क्रिया अंधे छिद्रों, दरारों और खांचों में भी प्रवेश करती है। इरादा ठोस सतहों पर कसकर पालन करने वाले या एम्बेडेड संदूषण के सभी निशानों को पूरी तरह से हटाने का है। संदूषण के प्रकार और वर्कपीस के आधार पर पानी या अन्य विलायक का उपयोग किया जा सकता है। दूषित पदार्थों में धूल, गंदगी, तेल, रंजक, जंग, ग्रीस, शैवाल, कवक, बैक्टीरिया, लाइम स्केल, पॉलिशिंग यौगिक, फ्लक्स एजेंट, उंगलियों के निशान, कालिख मोम और मोल्ड रिलीज एजेंट, जैविक मिट्टी जैसे रक्त, और इतने पर शामिल हो सकते हैं। अल्ट्रासोनिक सफाई का उपयोग वर्कपीस आकार, आकार और सामग्रियों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए किया जा सकता है, और सफाई से पहले भाग को अलग करने की आवश्यकता नहीं हो सकती है। सफाई प्रक्रिया के दौरान वस्तुओं को उपकरण के तल पर नहीं रखा जाना चाहिए, क्योंकि यह विलायक के संपर्क में न आने वाली वस्तु के हिस्से पर गुहिकायन होने से रोकेगा।

डिजाइन और संचालन सिद्धांत
एक अल्ट्रासोनिक क्लीनर में, साफ की जाने वाली वस्तु को एक उपयुक्त समाधान (एक जलीय या कार्बनिक विलायक में, आवेदन के आधार पर) वाले कक्ष में रखा जाता है। जलीय क्लीनर में, पृष्ठसक्रियकारक (जैसे, कपड़े धोने का डिटर्जेंट) अक्सर तेल और ग्रीस जैसे गैर-ध्रुवीय यौगिकों के विघटन की अनुमति देने के लिए जोड़ा जाता है। चेंबर में बनाया गया एक अल्ट्रासाउंड जनरेटिंग ट्रांसड्यूसर, या द्रव में उतारा जाता है, अल्ट्रासोनिक आवृत्ति पर दोलन करने वाले विद्युत सिग्नल के साथ कंसर्ट में आकार बदलकर द्रव में अल्ट्रासोनिक तरंगें पैदा करता है। यह टैंक के तरल में संपीड़न तरंगें बनाता है जो तरल को 'फाड़' देता है, जिससे लाखों सूक्ष्म 'शून्य'/'आंशिक वैक्यूम बुलबुले' (गुहिकायन) पीछे छूट जाते हैं। ये बुलबुले अत्यधिक ऊर्जा के साथ ढहते हैं; 5,000 K और 135 MPa के क्रम पर तापमान और दबाव प्राप्त किए जाते हैं; हालाँकि, वे इतने छोटे होते हैं कि वे सतह की गंदगी और दूषित पदार्थों को साफ करने और हटाने के अलावा और कुछ नहीं करते हैं। उच्च आवृत्ति, गुहिकायन बिंदुओं के बीच छोटे नोड्स, जो अधिक जटिल विवरण की सफाई की अनुमति देता है।

ट्रांसड्यूसर आमतौर पर पीजोइलेक्ट्रिसिटी होते हैं (उदाहरण के लिए लेड जिरकोनेट टाइटेनेट (PZT), बेरियम टाइटेनेट, आदि के साथ बनाया जाता है), लेकिन कभी-कभी चुंबकीय विरूपण  होते हैं। अल्ट्रासोनिक आंदोलन के साथ, कई उद्योगों में क्लीनर के रूप में अक्सर कठोर रसायनों की आवश्यकता नहीं होती है, या बहुत कम सांद्रता में उपयोग की जाती है। अल्ट्रासोनिक्स का उपयोग औद्योगिक सफाई के लिए किया जाता है, और कई चिकित्सा और दंत चिकित्सा तकनीकों और औद्योगिक प्रक्रियाओं में भी इसका उपयोग किया जाता है।

सफाई समाधान
कुछ परिस्थितियों में सादे पानी के साथ अल्ट्रासोनिक क्लीनर का उपयोग किया जा सकता है, लेकिन ज्यादातर मामलों में एक सफाई एजेंट का उपयोग किया जाता है। यह समाधान अल्ट्रासोनिक सफाई की प्रभावशीलता को अधिकतम करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। प्राथमिक विलायक पानी या हाइड्रोकार्बन हो सकता है (ऐतिहासिक रूप से, जहरीले सॉल्वैंट्स जैसे कार्बन टेट्राक्लोराइड और 1,1,1-ट्राइक्लोरोइथेन का औद्योगिक रूप से उपयोग किया जाता था, लेकिन इसे चरणबद्ध तरीके से समाप्त कर दिया गया है) ). कई फॉर्मूलेशन हैं, जो साफ किए जा रहे आइटम और संदूषण के प्रकार पर निर्भर करते हैं (उदाहरण के लिए, धातु की कमी, मुद्रित सर्किट बोर्डों की सफाई, जैविक सामग्री को हटाने आदि)।

सतह के तनाव को कम करने से गुहिकायन बढ़ जाता है, इसलिए समाधान में आमतौर पर एक अच्छा गीला एजेंट (सर्फैक्टेंट) होता है। जलीय सफाई समाधानों में डिटर्जेंट, वेटिंग एजेंट और अन्य घटक होते हैं, जिनका सफाई प्रक्रिया पर बड़ा प्रभाव पड़ता है। समाधान की सही संरचना साफ की गई वस्तु पर बहुत निर्भर करती है। धातुओं, प्रोटीन और ग्रीस के साथ काम करते समय एक क्षारीय डिटर्जेंट समाधान की विशेष रूप से सिफारिश की जा सकती है। समाधान आमतौर पर गर्म होते हैं, अक्सर आसपास 50 - 65 C, हालांकि, चिकित्सा अनुप्रयोगों में यह आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि सफाई नीचे के तापमान पर होनी चाहिए 45 C Denaturation_(जैव रसायन) को रोकने के लिए जो सफाई को जटिल बना सकता है।

कुछ अल्ट्रासोनिक क्लीनर हाइड्रोकार्बन सफाई तरल पदार्थ का उपयोग कर वाष्प degreasing मशीनों के साथ एकीकृत होते हैं: एक कैस्केड में तीन टैंकों का उपयोग किया जाता है। निचले टैंक में गंदा तरल पदार्थ गर्म होता है जिससे द्रव वाष्पित हो जाता है। मशीन के शीर्ष पर एक रेफ्रिजरेशन कॉइल है। द्रव कॉइल पर संघनित होता है और ऊपरी टैंक में उतरता है। ऊपरी टैंक अंततः ओवरफ्लो हो जाता है और अपेक्षाकृत साफ द्रव कार्य टैंक में चला जाता है जहां सफाई होती है। खरीद मूल्य सरल मशीनों की तुलना में अधिक है, लेकिन लंबी अवधि में ऐसी मशीनें अधिक किफायती हो सकती हैं। अपव्यय और प्रदूषण को कम करते हुए एक ही द्रव का कई बार पुन: उपयोग किया जा सकता है।

उपयोग करता है
अल्ट्रासोनिक सफाई के लिए अधिकांश कठोर, गैर-शोषक सामग्री (धातु, प्लास्टिक, आदि) पर रासायनिक रूप से हमला नहीं किया जाता है। अल्ट्रासोनिक सफाई के लिए आदर्श सामग्री में छोटे इलेक्ट्रॉनिक पुर्जे, केबल, रॉड, तार और विस्तृत आइटम, साथ ही कांच, प्लास्टिक, एल्यूमीनियम या सिरेमिक से बनी वस्तुएं शामिल हैं। अल्ट्रासोनिक सफाई साफ की जा रही वस्तुओं को कीटाणुरहित नहीं करती है, क्योंकि सफाई के बाद वस्तुओं पर बीजाणु और वायरस बने रहेंगे। चिकित्सा अनुप्रयोगों में, नसबंदी आमतौर पर एक अलग चरण के रूप में अल्ट्रासोनिक सफाई का अनुसरण करती है। औद्योगिक अल्ट्रासोनिक क्लीनर का उपयोग मोटर वाहन, खेल, मुद्रण, समुद्री, चिकित्सा, दवा, विद्युत, डिस्क ड्राइव घटकों, इंजीनियरिंग और हथियार उद्योगों में किया जाता है।

औद्योगिक प्रक्रिया उपकरण जैसे पाइप और हीट एक्सचेंजर्स से संदूषण को हटाने के लिए अल्ट्रासोनिक सफाई का उपयोग किया जाता है।

सीमाएं
सोल्डरेड सर्किट बोर्डों से फ्लक्स अवशेषों को हटाने के लिए अल्ट्रासोनिक सफाई का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। हालांकि, कुछ इलेक्ट्रॉनिक घटक, विशेष रूप से एमईएमएस उपकरण जैसे वाइब्रेटिंग स्ट्रक्चर जाइरोस्कोप#एमईएमएस जाइरोस्कोप, accelerometer  और माइक्रोफोन सफाई के दौरान उच्च तीव्रता वाले कंपन से क्षतिग्रस्त या नष्ट हो सकते हैं। पीजोइलेक्ट्रिक बजर#पीजोइलेक्ट्रिक रिवर्स में काम कर सकता है और वोल्टेज उत्पन्न कर सकता है, जो उनके ड्राइव सर्किट के लिए खतरा पैदा कर सकता है।

सुरक्षा

 * अल्ट्रासोनिक क्लीनर परेशान कर सकते हैं, उच्च आवृत्ति शोर और निरंतर एक्सपोजर के मामले में श्रवण सुरक्षा की आवश्यकता हो सकती है।
 * ज्वलनशील सफाई समाधानों का उपयोग करने से बचने की सिफारिश की जाती है क्योंकि अल्ट्रासोनिक क्लीनर हीटर से सुसज्जित नहीं होने पर भी तापमान बढ़ाते हैं। (कुछ औद्योगिक इकाइयों को विशेष रूप से विस्फोट प्रूफ के रूप में प्रमाणित किया जाता है।)
 * जब इकाई चल रही हो, तो सफाई के घोल के संपर्क में आने से जलन या रासायनिक जलन हो सकती है; अल्ट्रासोनिक क्रिया जीवित ऊतक के लिए अपेक्षाकृत सौम्य है लेकिन असुविधा और त्वचा की जलन पैदा कर सकती है।
 * अल्ट्रासोनिक क्लीनर विद्युत संचालित होते हैं, जिसका अर्थ है कि खराब होने की स्थिति में बिजली के झटके का खतरा होता है, खासकर अगर सफाई समाधान विद्युतीकृत घटकों के संपर्क में आता है।

यह भी देखें

 * भागों की सफाई
 * ध्वनिक सफाई
 * वॉशिंग मशीन
 * आटोक्लेव
 * मैक्रोसोनिक्स
 * सोनिकेशन
 * टम्बल फिनिशिंग
 * कंपन परिष्करण