technologie des ultrasons - kks ultraschall ag · cité de la cavitation dépend de paramètres,...

Swiss Quality

Technologie des ultrasons

Préface | 3

La pureté bat dans le cœur de la Suisse depuis 1982

avec KKS un épicentre du nettoyage aux ultrasons est né

ici. Ce qui nous guide, ce sont la motivation et la force

d'innovation. De même que le savoir technologique et la

maîtrise de notre métier. Mais surtout, c'est notre

capacité à percevoir les vibrations. Cela signifie : Nous

écoutons nos clients. Nous nous occupons de leurs

besoins, et nous étudions leurs applications. Nous consi-

dérons que c'est notre mission de créer pour nos

clients, des solutions à la pointe de la technologie pour

les processus de nettoyage aux ultrasons et de traite-

ment des surfaces. Ainsi, nous assurons plus de perfor-

mances, de rentabilité et de flexibilité. Et nous créons

une plus-value importante pour nos clients. Avec vous,

nous voulons réussir en tant que spécialiste international

reconnu dans ce marché de niche, et contribuer d'une

manière efficace à votre productivité.

KKS propose une gamme complète de composants à

ultrasons pour la vente de pièces et de pièces de rechange.

Nous les utilisons aussi dans nos systèmes à ultrasons,

ainsi que sur les installations standard et spécifiques aux

clients, et nous garantissons ainsi la meilleure qualité.

Les entreprises leaders de différents secteurs industriels

nous ont choisi comme partenaires technologiques,

grâce aux qualités de nos systèmes, telles qu'une longue

durée de vie et un rendement maximum. Les technolo-

gies de fréquence SINGLE, DUAL et MIX de KKS, associées

à nos solutions de nettoyage, font du nettoyage aux

ultrasons, une méthode efficace et en même temps

respectueuse de l'environnement, capable de nettoyer

proprement les produits de toutes sortes.

Nous vous donnons un petit aperçu de cette pureté

dans les pages suivantes. Si vous avez d'autres questions

sur nos produits et nos prestations de service, nous

sommes à votre disposition.

La vision de la pureté

La pureté par la recherche

Bases scientifiques du nettoyage aux ultrasons 7

Nettoyage aux ultrasons 9

Composants du nettoyage aux ultrasons 11

Généralités concernant l'utilisation des 14

bains de nettoyage aux ultrasons

Technologie des ultrasons à fréquence DUAL et MIX 16

La pureté avec la technologie : Systèmes d'ultrasons KKS

Émetteurs à ultrasons haute performance 19

Générateurs d'ultrasons haute performance 20

Systèmes vibrants à ultrasons haute performance 23

Autres informations sur :

www.kks-ultraschall.ch

La technologie des ultrasons en général | 5

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Une bonne rentabilité

Nos clients peuvent compter depuis des décennies

sur les propriétés connues des solutions de système

KKS telles que

Performance maximale

Sécurité de fonctionnement

Longue durée de vie

Rentabilité

le résultat de notre philosophie de qualité, sans

compromis.

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La pureté par les ultrasons

Le nettoyage aux ultrasons est un procédé très efficace

et doux pour nettoyer efficacement les matières de

toutes sortes, ainsi que les surfaces poreuses, à pores

ouverts et à structure fine, et les géométries les plus

compliquées en un temps record, sans travail manuel

complémentaire et sans dommages. La gamme d'utilisa-

tion va des plus petits composants de la microélectro-

nique et de l'optique, en passant par les implants médi-

caux, jusqu'aux pièces volumineuses de l'industrie

automobile.

Les ultrasons et le nettoyage aux ultrasons – une

gamme d'utilisation variée

Technique médicale / Industrie pharmaceutique

Mécanique de précision / Industrie horlogère

Technique du vide

Technique de revêtement

Nettoyage des moules

Traitement de l'eau

Industrie aéronautique et spatiale

Industrie alimentaire

Optique

Electronique

L'effet original des ultrasons est basé sur le phénomène

physique de la cavitation. Dans les fluides liquides,

les ondes de plus de 1 W/cm2 produisent de petites bulles

sous pression microscopiques (des cavités), qui vont

imploser. Ce processus apparaît de préférence sur les sur-

faces de contact limites entre le liquide et la pièce net-

toyée, produit des pressions élevées et des turbulences

importantes, et dégage des énergies puissantes. Avec

ces « jets » ainsi que les impulsions d'aspiration et

de pression produits, la surface des pièces est nettoyée

efficacement.

Technologie du nettoyage aux ultrasons | 7

Bases scientifiques du nettoyage aux ultrasons

Son

Définition : Diffusion des plus petites variations de

pression et de densité dans un fluide élastique (gaz,

liquide, solide).

Propriétés : En physique, le terme « son» regroupe tous

les signaux que l'oreille humaine ou animale peut perce-

voir ou détecter acoustiquement. Le son est une onde

mécanique, et lié ainsi à un fluide de transmission, dans

lequel il est prolongé par des variations de pression et

de densité. Il peut se diffuser dans des gaz, des liquides

et des solides à des vitesses tout à fait différentes, qui

sont en plus influencées par la température et la pression

extérieure. Dans les gaz et les liquides, le son se pro-

page par des ondes longitudinales, dans les solides, il

existe aussi en plus des ondes transversales.

Unité : Le son est divisé en fréquences, qui sont indi-

quées en Hertz [Hz]. Un Hertz correspond à une vibra-

tion par seconde (1/sec).

Ultrasons

Définition : Ondes dans une plage de fréquence de

20 kHz à 1 GHz, donc en dehors de la plage audible par

l'homme.

Propriétés : Les ondes des ultrasons sont nettement plus

concentrées en énergie, c.-à-d. « plus bruyantes »

que le son audible. Suivant la nature d'un obstacle, elles

se réfléchissent sur celui-ci, sont absorbées, diffusées

ou le traversent (transmission). Comme avec toutes les

autres ondes, il y a aussi des effets de réfraction, de

diffraction et d'interférence. Dans la technique des ultra-

sons, on fait la différence entre :

Les utilisations à faibles signaux (test des matériaux,

technique médicale, diagnostic) avec des puissances infé-

rieures à 1 W/cm² et des fréquences supérieures à

100 kHz

Les utilisations à ultrasons grande puissance comme

dans le nettoyage aux ultrasons avec des puissances

supérieures à 1 W/cm² et des fréquences le plus sou-

vent inférieures à 100 kHz

La pureté par la recherche

•

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Une grande puissance

Les générateurs KKS, conçus pour l'utilisation indus-

trielle avec des puissances allant jusqu'à 2000 watts, se

caractérisent par une puissance maximale, dans un

encombrement minimum.

Les ultrasons dans les liquides

Les liquides sont maintenus par des forces de cohésion,

qui agissent entre les différents atomes et molécules

à l'intérieur de la matière, et déterminent ainsi la résis-

tance à la traction du liquide. La pression sonore en-

traîne des modifications permanentes de la densité et

de la pression dans le fluide (« compression » et « expan-

sion »). Pendant la « phase de dépression » de la vi-

bration, il y a une sous-pression relative (expansion). Le

liquide peut se rompre à cause de la formation d'une

cavité en forme de bulle (un « vide transitoire »), il s'éva-

pore immédiatement sur la surface limite de la cavité, et

la cavité se remplit de vapeur de liquide. Pendant la

«phase de compression», la vapeur se condense à nou-

veau. Ainsi, cela donne une bulle de vapeur oscillante

(bulle de cavitation). Déjà à partir d'une intensité d'ultra-

son d'env. 1 W/cm², les forces de traction sont supé-

rieures aux forces de liaison du liquide, qui sont d'env.

1000 N/cm². A cause des impuretés (particules de

poussières insolvables, traces de gaz– ce que l'on ap-

pelle des germes de cavitation), les liquides se rompent

le plus souvent déjà à env. 10 N/cm², et entraîne l'effet

de cavitation.

Dans l'acoustique, on distingue les plages de

fréquence suivantes :

0 Hz à 20 Hz Infrason

16 Hz à 20 kHz Son audible

20 kHz à 1 GHz Ultrason

à partir de 1 GHz Hyperson

1 Hertz = 1 vibration par seconde

Une grande flexibilité

Tous les appareils à ultrason de KKS peuvent être

équipés – suivant les besoins et les exigences – avec une

technologie de fréquence SINGLE, DUAL et MIX.

SINGLE : 27 / 30 / 40 / 60 / 80 / 100 kHz

DUAL / MIX : 27 & 80 kHz / 30& 60 kHz / 40 & 100 kHz

Compression / Expansion

Pression sonore élevée, compression

Phase de dépression, décompression

Technologie du nettoyage aux ultrasons | 9 8 | Technologie du nettoyage aux ultrasons

Dans le cas idéal, les petites bulles de cavitation oscil-

lantes sont remplies uniquement de vapeur d'eau.

En réalité, on trouve aussi des petites bulles de gaz. Celles-

ci sont toujours produites par ex. lors du remplissage

du bain de nettoyage. Les petites bulles de gaz altèrent

le comportement des bulles de cavitation, il faut donc

dégazer le liquide de nettoyage avant l'utilisation.

Effet de cavitation

Pendant la phase de décompression du champ d'ondes,

le rayon de la bulle de cavitation augmente au cours

de quelques cycles de vibrations. Chaque bulle absorbe

beaucoup d'énergie du champ d'ondes. Lorsque suffi-

samment d'énergie d'ultrasons est fournie, la bulle de

cavitation ne peut plus osciller en restant stable, elle

éclate soudain au début d'une phase de compression (une

« cavitation transitoire ») en l'espace de nanosecondes,

et rend l'énergie au liquide environnant. Cela crée des

ondes de choc, des turbulences et des courants impor-

tants, qui sont mille fois plus forts que ceux du champ

d'ultrasons primaire. Ce sont ces phénomènes qui

font que les particules d'impureté se décollent de la surface

des objets. Les implosions des bulles de cavitation se

produisent principalement aux surfaces limites entre le

liquide et les pièces nettoyées. Ce phénomène physique

peut aussi avoir des conséquences négatives : Ainsi,

p. ex. les hélices des bateaux, les turbines hydrauliques

et les éléments des pompes sont également attaqués

par la cavitation.

Nettoyage aux ultrasons

Cavitation et micro-jets

La cavitation est la cause principale du nettoyage.

Lorsqu'une bulle de cavitation éclate à une limite de

phase, cela produit un courant de liquide orienté

(« voir illustration ci-dessous »), qui heurte avec une

vitesse d'environ 400 km/h la pièce nettoyée. En plus, il

y a des pics de pression locaux allant jusqu'à 1000

bars, et des températures atteignant jusqu'à 5500º C.

Les particules d'impuretés sont chassées par le micro-jet,

et vont dans le liquide nettoyant. Les micro-courants

acoustiques causés par les oscillations et l'éclatement des

bulles de cavitation favorisent l'évacuation des impure-

tés de la surface des pièces. Surtout les petits interstices

problématiques et difficilement accessibles (structures

poreuses ou à pores ouverts, trous percés, contre-dé-

pouilles etc.) sont atteints ainsi sans problèmes. L'effica-

cité de la cavitation dépend de paramètres, tels que

la pression extérieure, la température, la viscosité du

liquide, la fréquence des ultrasons, ainsi que la puis-

sance des ultrasons.

Une technologie optimale

KKS propose des solutions technologiques perfor-

mantes pour tous les domaines d'utilisation.

Technologie Signification

Fréquence SINGLE Le générateur fonctionne avec

une fréquence.

Fréquence DUAL Le générateur peut fonctionner

au choix avec deux fréquences.

Fréquence MIX S'il y a dans une cuve à ultrasons,

deux circuits oscillants avec deux

générateurs, il est possible de

nettoyer simultanément avec deux

fréquences dans le bain corres-

pondant.

Fréquence sonore

La fréquence sonore joue un rôle particulier : Avec des

basses fréquences, il y a de grosses bulles de cavitation,

dont l'implosion déclenche des ondes de choc avec une

force élevée. Par contre, avec des fréquences élevées, le

rayon des bulles est plus petit, et ainsi les forces d'im-

plosions plus faibles. C'est pourquoi les impuretés tenaces

s'enlèvent le plus efficacement avec de basses fré-

quences d'ultrasons. Avec des matériaux sensibles, il peut

y avoir des altérations dues à la cavitation sur les sur-

faces. Mais des fréquences d'ultrasons plus élevées

peuvent aussi être efficaces, car les vitesses du cou-

rant sont plus élevées, ainsi les petites particules moins

tenaces peuvent être enlevées d'une manière efficace.

Nettoyage grossierBasse fréquence 27 kHz Forces d'implosion importantes

Nettoyage finFréquence moyenne 40 kHz Forces d'implosion moyennes

Nettoyage de précisionHaute fréquence 80 kHz Forces d'implosion minimes

En général, il y a trois niveaux de nettoyage

Basses fréquences pour les salissures grossières

Hautes fréquences pour les petits trous percés et les structures fines

Pièces nettoyées

Liquide

Bulles de cavitation (le rayon augmente avec la décompression)

Implosion des bulles de cavitation

Effets acoustiques sur les surfaces sales

«Courant acoustique»

Pièces nettoyées Pièces nettoyées Pièces nettoyées

Micro-jet

«Cavitation stable» «Cavitation transitoire» ➞ Erosion /Décollement

Bulle qui éclate près d'une surface limite

avec effet micro-jet

Micro-jet

Bulle oscillante Bulle qui éclate


Autres facteurs de nettoyage

Pour un nettoyage aux ultrasons efficace, il faut obser-

ver encore une série d'autres paramètres. Ainsi, le

bon choix de la durée du nettoyage, de la température,

de la composition chimique du détergent et la qualité

de l'eau de rinçage sont essentiels pour obtenir de bons

résultats.

Génération des ultrasons

Le principe du nettoyage aux ultrasons est basé sur

l'apport d'ondes avec un niveau d'énergie élevé, dans un

fluide détergent, qui entoure complètement les pièces

nettoyées. Les ultrasons sont générés par un convertis-

seur, piloté par un générateur, qui transforme la

tension secteur en fréquence d'ultrasons et en tension

de sortie correspondantes.

Un émetteur d'ultrasons comprend selon la puis-

sance, un nombre différent d'éléments convertisseurs

montés en parallèle. Cette association d'éléments

transforme les vibrations électriques produites par le

générateur, par des plaques céramiques piézoélec-

triques en vibrations mécaniques.

Ces vibrations sont transmises par des éléments de

couplage à une membrane en acier inoxydable. Par

la déformation de la surface de la membrane, le liquide

dans la cuve de nettoyage se met à vibrer, ce qui produit

un champ d'ondes homogène.

•

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•

Un procédé optimal

KKS se concentre et prouve ses compétences dans

trois secteurs d'activités principaux :

Développement et production de composants adaptés

aux ultrasons et générateurs de puissance

Installations de nettoyage aux ultrasons d'un niveau

technologique supérieur

Détergents optimisés, adaptés aux ultrasons pour

toutes les applications

Nous exerçons toutes nos compétences au quoti-

dien, sous forme de prestations de service dans notre

propre centre de traitements de surfaces.

Des composants optimaux

Les composants haute performance adaptés aux

ultrasons de KKS pour le nettoyage aqueux

se distinguent par une série de caractéristiques :

Compacts et puissants – des modules à ultrasons

individuels jusqu'à 2000 watts

Une disponibilité maximale – avec une sécurité contre

les courts-circuits et le fonctionnement à vide

Les meilleurs résultats de nettoyage – modulation de

fréquence automatique, optimisation de la fréquence

et maintien de puissance constante

Possibilité d'adaptation – différentes fréquences

d'ultrasons pour utilisations SINGLE, DUAL et MIX

Communicants – avec le module de commande

« AnyBus », il est possible d'intégrer facilement les

générateurs KKS dans les commandes

•

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•

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•

•

Le rayon de résonance des bulles de cavitation

sous forme de fonction de la fréquence sonore

Le type de pièces nettoyées et la nature de leur surface

sont aussi importants pour le nettoyage aux ultrasons

autant que pour les autres techniques de nettoyage. En

plus, il y a d'autres facteurs qui sont déterminants :

Spécifique aux ultrasons : Utilisation de paniers

adaptés, en ne surchargeant pas le bain avec trop de

pièces, pour minimiser l'absorption des ultrasons.

Liquide détergent : Adjonction d'additifs chimiques

pour diminuer la tension de surface, afin d'assurer une

transmission optimale de l'énergie des ultrasons.

Température : Normalement 40° C à 90° C, pour les

solutions alcalines aqueuses, neutres ou acides. Chaque

liquide détergent a sa température optimale pour la

transmission du son et la cavitation. Lorsque la tempé-

rature augmente, la viscosité et la densité diminuent, la

pression de la vapeur augmente.

Composants du nettoyage aux ultrasons

350

300

250

200

150

100

50

0

0 50 100 150 200 250

Fréquence des ultrasons (kHz)

Ray

on d

e ré

son

ance

des

bu

lles

(μ

m)

Surfaces

Ultrason

Température

Temps

NettoyeurH2O


Une grande fiabilité

Les transducteurs d'ultrasons KKS garantissent une

longue durée de vie et de grandes performances :

Montage peu encombrant

Puissance maximale

Acier inoxydable DUPLEX pour minimiser l'érosion par

cavitation

Constructions de transducteurs

Les constructions de convertisseurs d'ultrasons sont

divisées en deux catégories principales :

Transducteurs de surface avec rayonnement direct ciblé

Transducteurs à tige/tube avec rayonnement complet.

•

•

Détergent

Comme l'eau seule est insuffisante pour le nettoyage

aux ultrasons, il est systématiquement conseillé d'utili-

ser des détergents (liquides détergents avec des addi-

tifs chimiques, en particulier des substances actives en

contact de surface). Ceux-ci doivent être développés

spécialement pour assurer un résultat optimal du net-

toyage. Pour le nettoyage aux ultrasons, le choix du

détergent est aussi important que la conception de l'équi-

pement à ultrasons nécessaire (générateurs, émet-

teurs, fréquence de service etc.). Ce qui est déterminant,

est la possibilité d'enlever ou d'attaquer chimiquement

au mieux les impuretés ou le fluide qui lie les contamina-

tions. Et cela, en attaquant le moins possible les pièces

nettoyées. En plus, la matière des pièces nettoyées,

ainsi que les typologies des impuretés sont déterminants

pour le choix du liquide détergent. Il est systématique-

ment recommandé de faire des tests de nettoyage dans

les laboratoires spécialisés pour contrôler les autres

étapes du nettoyage, telles que le rinçage, le séchage etc.

Le nettoyage industriel des pièces

Pour le nettoyage industriel des pièces dans l'industrie

métallurgique ou dans les traitements de surface,

on utilise le plus souvent deux types de détergents pour

les ultrasons.

Bain aqueux

Alcalin, pH = 8 à 14

Très répandu et coût intéressant. Ces produits n'ont pas

seulement un bon effet nettoyant, ils sont aussi ample-

ment biodégradables, c.-à-d. écologiques. En particulier,

ils sont adaptés pour enlever les huiles et les graisses.

Bain neutre, pH = 7

Acide, pH = 1 à 6

Ces produits à base d'acides inorganiques ou organiques

sont adaptés en particulier pour décaper, dérouiller, et

enlever les couches d'oxyde des métaux. Il est aussi

possible d'enlever les huiles et les graisses d'origine

non-animales.

Installations de solvants

Les installations aux solvants dégraissent très bien,

mais ne peuvent être souvent utilisées que pour des

impuretés clairement définies et dans des conditions

techniques bien précises.

Les avantages du nettoyage aux ultrasons

Des surfaces propres en profondeur sans moyen méca-

nique – même avec des structures poreuses ou à

pores ouverts, des géométries compliquées, des fentes

étroites ou des trous borgnes

Des durées de nettoyage courtes, de quelques secondes

ou minutes

Manipulation facile et rapide

Utilisable pratiquement sur tous les types d'impuretés

et de matériaux

Pas de travail manuel fatigant et cher

Il faut nettement moins d'additifs chimiques que pour

les processus de nettoyage traditionnels

Le déroulement du nettoyage peut être automatisé et

fournit des résultats reproductibles

Le nettoyage est un succès

Un grand choix

En tant que fournisseur de solutions d'ensemble

pour le nettoyage aux ultrasons, KKS propose tout

sous une seule responsabilité.

Détergents adaptés aux ultrasons

Composants adaptés aux ultrasons

Installations de nettoyage aux ultrasons

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Avec un transducteur à tube ou à tige, il y a d'abord la génération d'une vibration longitudinale, qui est transmise radiale-ment à 360° par la tige ou par le tube. La déviation de la vibration mais aussi la longueur de la tige provoquent des pertes supplémentaires et un manque d'homo-généité.

Les transducteurs exercent une refraction de champs proche avec une grande portée homogène. Transducteurs de surfacePar sa grande surface plane, une énergie d'ultrasons élevée est transmise unidirectionellement dans un bain. Cela donne un rayonnement ciblé.

AvantagesFréquences DUAL (27 & 80 kHz / 30 & 60 kHz / 40 & 100 kHz)Champ d'ondes homogène optimal dans la cuve de nettoyageTrès bon rapport qualité-prixMeilleure qualité de nettoyage

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Les transducteurs émettent des ondes par niveau en forme de disque, mais perdent de la puis-sance avec la distance.

AvantagesEspace minimumEmission des ultrasons particulièrement adaptés aux trous

InconvénientsPlus grandes pertes de puissance lors de la production des vibrations dans le transducteurRayonnement radial dommageable pour la cuveEmission non-homogène à cause des zones mortes entre les niveaux

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248244240236232228224220236232228224220216212208204200

Sch

alld

ruck

pege

l [dB

rel 1

µPa

]

0 0.1

0.2 0.3

0.4 0.5

240

220

200

X-Distanz [m]

Y-Distanz [m]

[m] 0.6 0.5

0.4 0.3

0.2 0.1

0

hoher Schalldruck

Schallfeld mit grosser Reichweite

tiefer Schalldruck

starke radiale Schalldruckabnahme

Scha

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dB]

0 0.1

0.2 0.3

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hoher Schalldruck

tiefer Schalldruck

220

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X-Distanz [m]

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 Schalldruckpegel [dB]

Schallfeld mit grosser Reichweite

starke radiale Schalldruckabnahme

pression accoustique élevée

pression acoustique bassen

ivea

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e pr

essi

on a

cou

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ue

nive

au d

e pr

essi

on a

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e

Champ acoustique avec une grande portée

Baisse radiale de la pression

pression accoustique élevée

pression acoustique basse

nive

au d

e pr

essi

on a

cous

tiqu

e

niveau de pression acoustiqueChamp acoustique avec une grande portée

Baisse radiale de la pression


La cuve ou le bain est rempli de détergent (tenir compte

de la hauteur de remplissage et du volume de refoule-

ment !) et – si nécessaire – chauffé à la température de

service.

Ensuite, il faut ajouter l'additif chimique.

Les ultrasons sont mis en marche et réglés à la puis-

sance maximale (de préférence ultrasons pulsés ou

fréquence d'ultrasons élevée), pour « dégazer le liquide

du bain ». Cette procédure dure de quelques minutes à

30 minutes, selon la puissance des ultrasons disponible,

et la température du bain.

« Service après-vente »

KKS fournit pendant toutes les phases du projet une

assistance et un support compétents. Cela comprend

des prestations individuelles de service au client.

Les clients de KKS reçoivent une livraison rapide

et ponctuelle dans les domaines de la planification du

montage et du service après-vente de leurs équipe-

ments et installations. Des offres de services flexibles,

adaptées aux besoins des clients, assurent un ni-

veau élevé de la disponibilité de l'installation et de la

satisfaction des clients à long terme.

La durée du nettoyage varie de quelques secondes à

quelques minutes en fonction de la souillure et de

la capacité de dissolution chimique du liquide détergent.

En présence d'impuretés anciennes ou incrustées,

comme c'est notamment le cas lors des travaux de main-

tenance, la durée du traitement peut être plus longue.

Dans ce cas, il peut être recommandé par ex. de faire

tremper les pièces préalablement dans le bain. Le résul-

tat du nettoyage est amélioré en bougeant les pièces

dans le bain, par ex. avec un outillage oscillant intégré

ou en bougeant manuellement les pièces (cela évite

l'effet des ultrasons fixes), car cela favorise l'évacuation

des couches déjà dissoutes. Lors de l'enlèvement des

pièces d'un bain non traité en continu, du liquide peut

rester sur la surface des pièces ou des particules

peuvent adhérer encore à la surface,il faut ensuite rincer

les pièces nettoyées.

•

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Dégazage du liquide du bainDans les liquides neufs et froids, de plus grandes quantités d'air ou d'autres gaz sont toujours dissous ou sous forme de petites bulles insolubles. Au début du traitement aux ultra-sons, celles-ci coagulent d'abord (cavitation du gaz) et re-montent à la surface.Une grande partie de l'énergie en ultrasons fournie est consommée pendant le dégazage – cela diminue nettement l'effet de nettoyage sur les pièces.L'adjonction de tensioactifs aux solutions aqueuses accélère le dégazage. De nombreux additifs de détergents contiennent déjà un tensioactif.Il est recommandé d'observer le dégazage et de le contrôler en conséquence. Il faut recommencer cette procédure avec le même liquide uniquement après un arrêt prolongé (jour), ou un mélange intensif (ensemble pompe – filtre) avec la surface du bain.

Consignes générales de nettoyageMalgré la diffusion générale des ultrasons dans tout le volume du bain, une accumulation de nombreuses petites pièces et les pièces de grande taille peuvent entraîner des effets d'écran. Cela signifie que l'intensité des ultrasons présente sur la pièce elle-même, ne suffit pas pour déclencher la cavitation sur la surface. La pièce n'est pas assez nettoyée.Un contact direct avec la surface d'émission, en particulier avec les ultrasons au fond de la cuve, entraîne une efficacité insuffisante du nettoyage, et endommage le transducteur d'ultrasons.Nettoyage des pièces

Les pièces doivent être mises directement dans le bain

ou accrochées à un outillage support de manière à

être plongées entièrement. Pour cela, il faut respecter

une distance minimale d'env. 5 à 10 cm des surfaces

de rayonnement des ultrasons. Ici, il faut tenir compte

des points suivants :

Si possible ne pas empiler les petites pièces. Les pièces

plates (lentilles, circuit imprimés) doivent être le

plus souvent placées parallèlement à la direction des

ultrasons,

Placer individuellement les pièces en rack si possible

selon leur surface.

Entretien du bain

Après chaque cycle de nettoyage et en cas d'arrêt

prolongé, il faut changer le liquide du bain et nettoyer la

cuve. Il faut enlever les résidus éventuels.

Généralités concernant l'utilisation des bains de nettoyage aux ultrasons


Par une émission séquentielle ou simultanée avec deux

fréquences harmonisées, p. ex. 27 kHz et 80 kHz, il

est possible d'obtenir d'excellents résultats de nettoyage,

avec des durées de processus relativement courtes.

Technologie des ultrasons DUAL

La technologie de fréquence DUAL ou MIX se révèle de

plus en plus comme l'un des procédés de nettoyage

aux ultrasons les plus efficaces. Des comparatifs et des

essais ont apporté des nouvelles informations . Ainsi,

l'association du nettoyage intermédiaire et du nettoyage

de précision au cours du même processus augmente

la flexibilité, et permet d'obtenir d'excellents résultats de

nettoyage, inégalés à ce jour. A basses fréquences,

avec la technologie de fréquence DUAL ou MIX, il y a

moins de bulles de cavitation, mais par contre elles

sont plus grandes, et elles ont une force d'implosion

élevée. Les couches d'impuretés complexes éclatent et

la structure de la surface devient plus grande. Par contre

à hautes fréquences, il y a beaucoup plus de bulles

de cavitation, mais elles sont plus petites avec une force

d'implosion moins importante.

Les bulles de cavitation plus petites assurent que même

les surfaces poreuses, les structures à pores ouverts,

ainsi que les plus petits trous et les structures fines, sont

nettoyés des impuretés. Grâce aux émetteurs à fré-

quence DUAL, il est possible de faire le nettoyage inter-

médiaire et le nettoyage de précision dans le même

bain.

Exemples de montage de transducteurs de

surface et d'équipement direct des cuves

L'équipement des cuves avec des transducteurs de

surface ou l'équipement direct des cuves dépend de la

taille et de l'utilisation de la cuve.

Émetteurs à fréquence Dual KKSNous les développons et nous les construisons de grande qualité.pour un rendement maximumdes dimensions personnaliséesdes membranes à ultrasons de 2/3/5 mm d'épaisseurdes membranes en acier inoxydable DUPLEX

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Equipement intégral ou partiel des cuves

Equipement intégralAvantage : puissance maximale grâce à l'équipement intégralInconvénient : coûts d'acquisition élevés

Equipement partielAvantages : L'équipement ultérieur des emplacements vides est possible ; coûts d'acquisition réduits de moitiéInconvénient : moins de puissance

Conceptions spécifiques aux clientsComme les installations, les transducteurs de surface sont conçus au niveau puissance et taille, selon les spécifications du client. Sur les cuves à équipement intégral latéral, il est possible selon le type de nettoyage, d'équiper le fond de la cuve avec des transducteurs de surface. Tous les transducteurs de surface peuvent être fournis avec des membranes de 2/3/5 mm. Les transducteurs de surface sont fabriqués en acier inoxydable 1.4462, résistant à la cavitation, aux acides et à la corrosion.

Exemple de montage de vibrateurs d'angleCes vibrateurs sont utilisés sur des installations spéciales, à 1 cuve ou là où l'espace réduit doit être exploité d'une manière optimale. Ils sont compatibles à l'utilisation sous vide.

Exemples de montage d'équipement direct de cuve(nettoyage de précision) Avec les volumes de cuve inférieurs à 100 litres, la tôle de la cuve est équipée directement de émetteurs, le plus souvent sur le fond seulement. Si le besoin en puissance est plus élevé, il est aussi possible d'équiper les parois.

Le bain à fréquence MIX

Les émetteurs vibrent sur la paroi de la cuve à ultrasons,

avec des fréquences différentes que le fond de la cuve.

Par un fonctionnement simultané avec deux fréquences

harmonisées, p. ex. 27/ 80 kHz, 30 / 60 kHz et 40 / 100 kHz,

il est possible d'obtenir d'excellents résultats de net-

toyage, inégalés à ce jour.

haute fréquence

ou

basse fréquence

haute fréquence

basse fréquence

Technologie des ultrasons à fréquence DUAL ou MIX

La technologie du système à ultrasons de KKS | 19

La pureté avec la technologie :Systèmes d'ultrasons de KKS

Les émetteurs à ultrasons de KKS se caractérisent par

leur durée de vie extrêmement longue, leur sécurité de

fonctionnement, ainsi que par leur puissance constante.

Ils sont composés de deux disques piézocéramiques,

fixés mécaniquement par deux pièces métalliques. La

puissance nominale d'un émetteur est généralement de

50 watts avec toutes les fréquences.

Une technologie optimale

KKS propose des solutions technologiques performantes

pour tous les domaines d'utilisation.

Technologie Signification

Fréquence SINGLE L'équipement à ultrasons fonctionne

avec une fréquence.

Fréquence DUAL L'équipement à ultrasons peut fonc-

tionner au choix avec deux fréquences.

Fréquence MIX S'il y a dans une cuve à ultrasons,

deux circuits oscillants avec deux géné-

rateurs, il est possible de nettoyer

simultanément avec deux fréquences.

En particulier, les nettoyages qui exigent plusieurs

fréquences d'ultrasons, sont du domaine de la technolo-

gie des ultrasons de KKS. Les émetteurs à ultrasons

performants de KKS permettent – avec nos générateurs

d'ultrasons – l'équipement de dispositifs à ultrasons

avec une technologie de fréquence SINGLE, DUAL et

MIX.

Paires de fréquence standard :

27 et 80 kHz

30 et 60 kHz

40 et 100 kHz

Basses fréquences de 27, 30 ou 40 kHz

Nettoyage intermédiaire

Génèrent moins de bulles de cavitation, mais elles sont

plus grandes avec une force d'implosion élevée

Enlèvent les couches de salissures tenaces

Hautes fréquences de 60, 80 ou 100 kHz

Nettoyage fin

Génèrent beaucoup de bulles de cavitation, mais elles

sont plus petites avec une force d'implosion moins

importante.

Enlèvent les couches de salissure dans les plus petits

trous et les structures fines ou les surfaces poreuses

Ménagent la surface

Avantages de la technologie à fréquence MIX :

L'émission simultané dans le même bain de nettoyage,

avec plusieurs fréquences d'ultrasons harmonisées,

garantit en un instant réduit un nettoyage profond et

doux des pièces complexes.

Les différentes fréquences des ultrasons peuvent être

utilisées simultanément ou séparément

Association d'une énergie de nettoyage élevée à un

effet en profondeur

Nettoyage doux en profondeur

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Émetteurs à ultrasons haute performance

27 / 80 kHz

30 / 60 kHz

40 / 100 kHz

La technologie du système à ultrasons de KKS | 21 20 | La technologie du système à ultrasons de KKS

Générateur KKS RS-K dans un carter avec refroidisseur Générateur KKS FT-TM Générateur KKS FT-MG

De vrais plus

La technique des générateurs à ultrasons de

KKS réunit toute une série d'arguments détermi-

nants :

Compacts et puissants – des modules à ultrasons

jusqu'à 2000 watts

Une disponibilité maximale – avec une sécurité

contre les courts-circuits et le fonctionnement à vide

Les meilleurs résultats de nettoyage – modulation

de fréquence automatique, optimisation de la

fréquence et maintien de puissance constante

•

•

•

•

•

•

•

Générateurs d'ultrasons haute performance

RS-K : L'appareil compact performant

Le générateur RS-K est conçu pour l'utilisation

industrielle jusqu'à 1000 watts. Avec sa construction

compacte sans ventilation active, il est idéal pour le

montage au dessous d'une installation de nettoyage.

Dimensions 350 × 145 × 105 mm

Domaine d'utilisation idéal Installation de nettoyageà une ou plusieurs cuves

Puissance des ultrasons 50 – 1000 W

Régulateur de puissance 10 – 100 %

Fréquences des ultrasons SINGLE : 27 / 30 /40 / 60 / 80 kHz

Commande à microprocesseur

Fonction dégasage –

Optimisation automatique de la fréquence

Puissance maintenue constante automatiquement

Interface analogique –

Interface AnyBus –

Messages de défaut

Support de module 19’’ –

FT-TM : Le modèle sur table avec

toutes les possibilités

Le générateur FT-TM est conçu pour l'utilisation indus-

trielle jusqu'à 2000 watts. Particulièrement compact,

grâce à une efficacité et une flexibilité maximales, il

répond à tous les besoins. Toutes les fonctions peuvent

être commandées manuellement ou intégrées dans la

commande de l’ installation.

Dimensions 400 × 150 × 91 mm

Domaine d'utilisation idéal Installation de nettoyageà une ou plusieurs cuves

Puissance des ultrasons 50 – 2000 W


Fréquences des ultrasons SINGLE : 27 / 30 /40 / 60 / 80 / 100 kHzDUAL : 27 & 80 / 30 & 60 /40 & 100 kHz


Fonction dégasage



Interface analogique

Interface AnyBus –

Messages de défaut

Support de module 19’’ –

FT-MG : Le générateur modulaire sans compromis

La construction modulaire du générateur FT-MG ouvre

de nombreuses possibilités adaptées à toutes les exi-

gences. Les différents modules du générateur peuvent

être montés facilement par devant dans un boîtier

modulaire ou sur un support de module 19’’/4HE FT. Les

emplacements suivants sont disponibles :

Dimensions –

Domaine d'utilisation idéal Installations de nettoyage à plusieurs cuves,Installations de nettoyage automatiques

Puissance des ultrasons 50 – 8000 W ; maxi. 8 000 watts par boîtier modulaire ou support de module 19”/4HE FT


Fréquences des ultrasons SINGLE : 27 / 30 /40 / 60 / 80 / 100 kHzDUAL : 27 & 80 / 30 & 60 /40 & 100 kHz


Fonction dégasage



Interface analogique

Interface AnyBus

Messages de défaut

Support de module 19’’

4 modules de puissance à ultrasons, jusqu'à

2000 watts chacun

1 module pour la commande manuelle

1 module AnyBus pour l'intégration des générateurs

dans les équipements de commande et de contrôle

Equipements mixtes avec des modules à différentes

fréquences et puissances


Transducteur immergé pour fixation par boulons sur la paroi de la cuve à ultrasons

Transducteur immergé avec crochets de fixation à une cuve à ultrasons.

Transducteur immergé avec brides de fixation à un dispositif d'accrochage dans la cuve de fixation

Transducteurs à ultrasons haute performance

En tant qu'éléments de transmission des ondes des

ultrasons au liquide détergent, les transducteurs ou les

systèmes à ultrasons influencent d'une manière déter-

minante l'efficacité et la sécurité du processus d'une

installation de nettoyage aux ultrasons. Le développe-

ment et la fabrication de tels systèmes spécifiques aux

clients, et d'équipements à ultrasons de toutes tailles et

de toutes classes de puissance, font partie des compé-

tences principales de KKS. Pour cela, il y a des normes

de qualité très strictes. Ainsi, nous utilisons toujours là

où c'est possible, pour nos transducteurs, de l'acier

inoxydable DUPLEX qui présente une très grande résis-

tance à l'érosion par cavitation. Nos produits garan-

tissent une longue durée de vie et une puissance maxi-

male.

Technologie de fréquence DUAL

Tout élément monté dans nos transducteurs à ultra-

sons a la capacité de pouvoir générer au moins deux

fréquences. Cela a l'avantage que dans le même bain à

ultrasons, il est possible de faire aussi bien un net-

toyage intermédiaire, qu'un nettoyage de précision. S'il y

a au moins deux sources vibrantes dans le même bain à

ultrasons, il est possible d'optimiser le processus de

nettoyage avec la technologie de fréquence MIX, et ainsi

de réduire le temps du processus.

Transducteurs immergés – robustes et flexibles

Nos transducteurs immergés se caractérisent par une

construction robuste, un rendement élevé, une diffu-

sion ciblée, ainsi que par de nombreuses possibilités de

montage. Ils sont installés le plus souvent dans de

grandes cuves à ultrasons à puissances élevées. L'équi-

pement ultérieur des cuves de nettoyage est possible

sans grandes transformation.

FT-MG : Les composants

Modules de puissance

à ultrasons

Modules haute performance, com-

mandés par microprocesseur,

avec toutes les fréquences dispo-

nibles pour les utilisations SINGLE,

DUAL et MIX. Peuvent être insérés

facilement par devant dans un

boîtier modulaire ou sur un support

de module 19”/4HE FT.

Module pour une commande

manuelle facile

Module pour la commande et le

réglage des paramètres des ultra-

sons pour tous les modules de

puissance d'un générateur modu-

laire.

Module AnyBus – Intégration

flexible dans les systèmes

de commande et de contrôle

supérieurs

Le module AnyBus permet l'intégra-

tion facile des générateurs par

différents systèmes de BUS, tels

que PROFIBUS, PROFINET, Device

NET, EtherCAT etc. Il est possible de

commander individuellement

jusqu'à 4 générateurs modulaires,

avec en tout 16 modules de puis-

sance.


Transducteur à plaque avec cadre appuyable Cuve à ultrasons équipée d'émetteurs sur le fond et un côté longitudinal

Exemple d'installation d'une cuve avec des transducteurs à plaques – vue intérieure

Exemple d'installation d'une cuve avec des transducteurs à plaques – vue extérieure

Vue d'installation d'un transducteur à plaqueavec membrane coudée

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Transducteurs d'angle longue durée

Modèles spécifiques aux clients –

rapidement et facilement

Nous écoutons nos clients, nous nous préoccupons

de leurs besoins, et nous étudions leurs applica-

tions pour développer des solutions technologiques

performantes. Les modèles d'équipements à ultra-

sons spécifiques aux clients, la fabrication de cuves

à ultrasons complètes, ainsi que l'équipement de

cuves, de plaques vibrantes, de réacteurs ou d'autres

composants font partie de notre offre de services.

Nous sommes votre partenaire – nous vous aidons

volontiers à planifier et à réaliser vos installations à

ultrasons spécifiques.

Autres informations sur : www.kks-ultraschall.ch

Transducteurs à plaques – peu encombrants et

extrêmement efficaces

Nos transducteurs à plaques sont des équipements à

ultrasons robustes et efficaces, fixés sur une membrane

en acier inoxydable droite ou angulaire. Ils sont fixés

par brides avec un cadre soudé et de pression, en éco-

nomisant de la place, dans un passage adapté de la

cuve de nettoyage. Le montage ne réduit pas le volume

de la cuve. C'est pourquoi les transducteurs à plaques

sont aussi bien adaptés pour la première monte, que

pour le rééquipement des bains en place.

Transducteurs à ultrasons longue durée – densité

de puissance et durée de vie maximales

Nos systèmes de transducteurs longue durée se carac-

térisent par leur construction extrêmement robuste. La

membrane US de 5 mm d'épaisseur et le carter de 3 mm

d'épaisseur sont fabriqués uniquement en acier inoxy-

dable DUPLEX, et se caractérisent par des durées de vie

supérieures à la moyenne.

Les systèmes longue durée sont utilisés de

préférence pour les exigences suivantes :

Densité de puissance maximale

(watt /surface de membrane)

Faible de volume de montage

Beaucoup de contamination dans le bain de nettoyage

Exigences mécaniques élevées

Utilisation sous vide

Les transducteurs longue durée sont livrables

avec des formes différentes :

Rectangulaires, émetteurs immergés

Triangulaires, émetteurs d'angle

26 | La technologie du système à ultrasons de KKS

Liste des sources

Sobotta, R., Jung, Ch. (2005): Messung der Kavitationsrauschzahl. Fortschr. d. Akustik, DAGA’05: 581 – 582.

Kanegsberg, B., Kanergberg, E. (2006): Parameters in ultrasonic cleaning for implants and other critical devices. J. ASTM Int. 3, 1 – 8.

Kuttruff, H. (2004): Akustik: Eine Einführung S. Hirzel Verlag, Stuttgart, ISBN 3-7776-1244-8.

Schmidt, H. (1999): Ultraschallanwendungen in der industriellen Teile reinigung. Workshop «Von der Kavitation zur Sonotechnologie», VDI, 26.1.1999.

Suslick, K. S. (1989): Die chemischen Wirkungen von Ultraschall. Spektrum der Wissenschaft (April), 60 – 66.

Autres informations sur :


15-0

2-12

-KKS

-ULT

RA-F

02


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Frauholzring 29

Case postale 168

CH-6422 Steinen

Téléphone +41 41 833 87 87

Téléfax +41 41 832 25 50

[email protected]


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