Reinigung von Schmuck mit dem Ultraschallreinigungsgerät

Das Ultraschallreinigungsgerät wird zum Beispiel von Goldschmieden, Uhrmachern und Optikern zum Reinigen ihrer Erzeugnisse verwendet. Das Prinzip der Reinigung beruht auf der Kavitation. Dies geschieht durch Druckschwankungen in Flüssigkeiten, Bildung und Auflösung von Hohlräumen. Erwünscht ist die Kavitation bei der Ultraschallreinigung. Zu diesem Zweck wird oftmals die Flüssigkeit vor dem Reinigungsprozess entgast mittels eines speziellen Entgasungsprogrammes.

Das Ultraschallfeld, welches in der Flüssigkeit vorhanden ist, erzeugt Wellen mit Über- und Unterdruck. An kleinen, als Keime fungierenden Luftbläschen bilden sich Hohlräume, gefüllt mit Dampf, sobald eine solche Unterdruckwelle auf einen Gegenstand, in diesem Falle den Schmuck, trifft. Auf den Hohlraum, auf den dann eine Hochdruckwelle trifft, steigt durch dessen Kompression der statische Druck im Hohlraum wieder über den Sättigungsdampfdruck. Die Dampfblasen kondensieren schlagartig dadurch und zwar mit Schallgeschwindigkeit. Druckspitzen bis zu 100.000 bar werden dabei erzielt. Die Oberfläche wird von diesen zyklischen entstandenen und verschwindenden Hohlräumen bearbeitet und damit gereinigt. Mechanisch gelöst werden dadurch die Anhaftungen und anderer Schmutz. Lösungsmittel, Säuren oder Laugen unterstützen den Reinigungseffekt von Schmuck in Ultraschallbädern. Doch dabei entstehen auch immer entgegengesetzte Effekte. Ist die Verschmutzung der Waschlösung zu stark, erfolgt wieder eine Anlagerung.

Brennbare Flüssigkeiten kommen als Reinigungsmittel nicht zum Einsatz, denn es kommt auch immer zu einem Wärmeeintrag in die Flüssigkeit durch den Ultraschall. Für die Schallleistung ist ein Einstiegswert von ca. 10 W pro Liter Reinigungsflüssigkeit optimal. Um ein sogenanntes homogenes Schallfeld ausbilden zu können, benötigen die Schallerzeuger einen Mindestabstand. Gegen austretende Schallschwingungen muss das Gehäuse der Maschine isoliert werden und sich die bewegenden Teile nicht berühren. Die Frequenzen liegen üblicherweise im Bereich von 20 kHz bis 2 MHz. Bläschen mit einem größeren Durchmesser entstehen bei einer niedrigeren Frequenz um die 20 kHz und auch kräftigeren Druckstößen. Zur intensiven und schonenden Reinigung von Oberflächen sind daher höhere Frequenzen um 35 kHz besser. Als Megaschall wird ein Frequenzbereich oberhalb von 400 kHz bis 1-2 MHz bezeichnet. Bestimmt wird die jeweils benötigte Frequenz durch die kleinste Strukturöffnung, welche es möglich ist durch den Schall zu reinigen. Kleiner als die Hälfte der Struktur muss die Wellenlänge im Wasser sein.