Ultrasoon reinigen: waarom langer draaien het probleem niet oplost

Een onderdeel gaat het bad in, de timer loopt tien minuten, en er komt iets uit dat nog steeds plakt. Of erger: het komt er dof uit, met een grijze waas over het aluminium die er voorheen niet zat. De monteur zet de temperatuur hoger, verdubbelt de tijd, gooit er een scheut extra middel bij, en het resultaat wordt niet beter maar slechter.

Dat is bijna nooit een defect apparaat. In verreweg de meeste werkplaatsen waar wij komen, klopt er iets niet in de combinatie van vier instellingen: de vloeistof, de temperatuur, de tijd en het ontgassen. Die vier grijpen op elkaar in. Zet er één verkeerd en de andere drie kunnen dat niet compenseren. In dit artikel leggen we uit wat er in het bad gebeurt, waarom die vier instellingen elkaar beïnvloeden en hoe je ze op elkaar afstemt voor het type vervuiling dat jij binnenkrijgt.

Wat er in het bad gebeurt, en waarom dat niets met zeep te maken heeft

De reiniging in een ultrasoonbad komt niet van het middel alleen. Hij komt van cavitatie. De transducers onder de tank zetten de vloeistof onder wisselende druk, duizenden keren per seconde. In de onderdrukfase ontstaan microscopisch kleine holtes in de vloeistof. In de overdrukfase klappen die holtes in. Op het moment van imploderen komt op dat ene puntje kortstondig een enorme lokale energie vrij, met een drukgolf die vuil van het oppervlak losbeukt.

Dat verklaart meteen waarom een ultrasoonbad zo goed is in geometrie waar je met een borstel niet bij komt: boringen, schroefdraad, kanalen in een spruitstuk, de spleet tussen twee gelaste platen. De vloeistof komt overal waar hij in kan stromen, en waar de vloeistof komt, komt de cavitatie.

Maar het verklaart ook de keerzijde. Cavitatie is een mechanisch proces. Het onderscheidt niet tussen aangekoekte olie en een zachte oxidehuid op aluminium. Laat je een zacht metaal te lang in een te agressief medium liggen, dan krijg je precies die doffe waas: het oppervlak is microscopisch geërodeerd. Het middel in de tank bepaalt of dat gebeurt, hoe snel het vuil loslaat en of het losgeweekte vuil in dispersie blijft in plaats van terug te slaan op het onderdeel.

Een bad met alleen water werkt daarom wel, maar slecht. Water heeft een hoge oppervlaktespanning, dringt niet in nauwe spleten en houdt losgekomen olie niet vast. Een goede ultrasoon reinigingsvloeistof doet drie dingen tegelijk: de oppervlaktespanning omlaag zodat de vloeistof echt in de geometrie komt, de losgekomen vervuiling emulgeren of dispergeren zodat hij niet terugkeert, en het substraat beschermen tegen aantasting.

De vloeistof: kies op substraat, niet op vuil

De meeste fouten die wij in de praktijk tegenkomen beginnen hier. Een werkplaats kiest een middel op het vuil dat eraf moet, en vergeet waar dat vuil op zit. Terwijl het substraat de harde grens is en het vuil de variabele.

De vuistregel is simpel. Sterk alkalische producten met een pH boven 11 zijn uitstekend tegen vetten, oliën en verbrandingsresten op staal en roestvast staal. Diezelfde producten tasten aluminium, zink, koperlegeringen en gelakte oppervlakken aan, en dat gaat in een ultrasoonbad vele malen sneller dan in een dompelbad, omdat de cavitatie de reactie voortdurend aanjaagt en de grenslaag wegslaat.

Substraat	Veilig bereik	Waar het misgaat
Staal en gietijzer	pH 9 tot 13, alkalisch	Vlieg­roest na het spoelen als er niet direct gedroogd of geconserveerd wordt
Roestvast staal	pH 9 tot 13, alkalisch	Chloridehoudende middelen geven putcorrosie
Aluminium en lichtmetaal	pH 8 tot 10,5, gebufferd	Doffe waas en maatverlies boven pH 11
Messing, koper, brons	pH 8 tot 10, met remmer	Verkleuring naar rood of zwart bij ammoniakhoudende middelen
Gelakte of geanodiseerde delen	pH 7 tot 9, neutraal	Laagdikte gaat eraf, vooral op randen
Gemengde partij	pH 8,5 tot 10, gebufferd	Het zwakste metaal in de mand bepaalt de grens

Die laatste regel is de belangrijkste en wordt het vaakst genegeerd. Zodra er één aluminium huis meegaat in een mand met stalen onderdelen, is het aluminium bepalend. Niet het staal. Wie dat omdraait, levert na drie maanden onderdelen af met maatafwijking.

Voor de concentratie geldt: volg het productblad en ga er niet boven zitten. Een hogere dosering maakt de reiniging in een ultrasoonbad zelden beter. Wat je wel krijgt is meer schuim, en schuim is in dit proces je vijand. Schuimbellen dempen de drukgolven. Een bad dat schuimt, caviteert slecht, en dan staat de machine wel te zoemen zonder dat er iets gebeurt. Middelen die bedoeld zijn voor hogedruk of schuimreiniging horen daarom niet in een ultrasoontank; die zijn juist geformuleerd om te schuimen.

Temperatuur: er zit een optimum en daarboven wordt het slechter

Warmer is beter, tot een punt. Dat punt ligt lager dan de meeste mensen denken.

Chemisch gezien versnelt elke tien graden de reactie ruwweg met een factor twee. Vet wordt dunner, verzeping verloopt sneller, de vloeistof dringt makkelijker in nauwe spleten. Tot ongeveer 60 graden werkt dat in je voordeel en neemt de reinigende werking toe.

Daarboven kantelt het. De dampspanning van de vloeistof stijgt mee met de temperatuur. Hoe dichter je bij het kookpunt komt, hoe makkelijker cavitatieholtes zich vullen met damp in plaats van vacuüm te blijven. Zo’n met damp gevulde holte implodeert niet met een klap maar dooft uit. De energie die het vuil moest losbeuken, verdwijnt. In de praktijk zie je de reiniging vanaf een graad of 70 merkbaar teruglopen en bij 80 graden werkt een bad ronduit beroerd, ook al lijkt hij dan het hardst aan het werk.

Voor de meeste werkplaatsvervuiling is 50 tot 60 graden het werkgebied. Voor lichte olie en koelvloeistofresten volstaat 40 tot 50 graden. Ga alleen hoger als je met zware, vaste verbrandingsresten werkt en accepteer dan dat je het mechanische deel van het proces inlevert voor het chemische deel.

Eén praktisch punt: laat het bad opwarmen met het middel erin en meet de temperatuur in de vloeistof, niet op het display. Displays wijken in oudere apparatuur zomaar tien graden af, en tien graden is in dit venster het verschil tussen goed en waardeloos.

Ontgassen: de stap die bijna iedereen overslaat

Vers aangemaakte vloeistof zit vol opgeloste lucht. Die lucht doet precies wat damp doet: hij vult de cavitatieholtes, waardoor ze zachter imploderen en de drukgolf verdwijnt. Een vers bad reinigt daardoor aantoonbaar slechter dan hetzelfde bad een half uur later.

Ontgassen is niets meer dan het bad leeg aanzetten, zonder onderdelen, tot de lucht eruit is. Bij een bad van 30 liter praat je over tien tot twintig minuten. Veel apparaten hebben er een aparte stand voor, die de transducers pulserend aanstuurt zodat de belletjes sneller naar het oppervlak komen. Je ziet het gebeuren: eerst een sluier fijne belletjes langs de wand, daarna helder.

Doe dit na elke verversing en na elke keer dat het bad een nacht heeft stilgestaan. Het kost een kwartier en het scheelt meer reinigingsresultaat dan welke verhoging van dosering of temperatuur ook.

Een tweede test die geen geld kost: de folietest. Hang een vel huishoudfolie of dun aluminiumfolie verticaal in het bad, laat hem twee minuten draaien en haal hem eruit. Bij een goed werkend bad zit het vel vol kleine gaatjes en putjes, gelijkmatig verdeeld. Zie je alleen onderin gaatjes of aan één kant, dan zijn er transducers uitgevallen of staat het vloeistofniveau verkeerd. Dat is in vijf minuten vastgesteld en voorkomt weken zoeken in de verkeerde richting.

Tijd: korter dan je denkt, en langer helpt niet

Als de eerste drie instellingen kloppen, is de tijd de minst kritische factor. Lichte olie en koelvloeistof zijn er in drie tot vijf minuten af. Normale werkplaatsvervuiling vraagt vijf tot tien minuten. Zware, ingebrande resten tien tot twintig.

Komt een onderdeel er na twintig minuten nog vuil uit, dan is verlengen naar veertig zinloos. Er klopt iets anders niet: verkeerd middel voor dit vuil, te koud, te heet, niet ontgast, te vol geladen mand, of het vuil is simpelweg niet geschikt voor dit proces. Uitgeharde tweecomponentenlak en gepolymeriseerde koolstoflagen krijg je met cavitatie en een waterig medium niet weg, hoe lang je ook wacht. Daar is een ander proces voor nodig.

Hoe je laadt telt zwaarder dan hoe lang je draait. Onderdelen mogen elkaar niet raken en niet op de bodem liggen. De bodem is precies waar de transducers zitten; een onderdeel dat daarop rust dempt ze en beschadigt op termijn de tank. Gebruik altijd een mand of rek, houd minstens twee centimeter tussen de delen en vul de mand hooguit voor de helft. Twee keer een halve mand levert beter werk dan een keer een volle.

Draai holle delen zo dat lucht eruit kan. Een blind boorgat dat naar boven wijst houdt een luchtbel vast, en in die luchtbel gebeurt niets.

Na het bad is het werk nog niet af

Onderdelen die uit het bad komen zijn schoon maar nat, en ze dragen een film van het reinigingsmedium. Laat je dat opdrogen, dan blijft er een zoutachtige residulaag achter, en op staal begint binnen een uur vliegroest. De klacht die wij daarover krijgen luidt bijna altijd “jullie middel laat vlekken achter”, terwijl het gaat om een overgeslagen spoelstap.

Spoel met schoon water, bij voorkeur gedemineraliseerd. Leidingwater bevat kalk, en kalk droogt op als witte vlekken, precies op de plekken waar de laatste druppel blijft hangen. Droog daarna actief met perslucht of in een droogoven. Onderdelen die de deur uitgaan of langer liggen, krijgen een conserveringsstap.

Houd het bad zelf ook bij. Olie die uit de onderdelen komt drijft bovenop. Skim die laag er dagelijks af, anders sleep je hem bij het uitnemen zo weer over het schone onderdeel. Een bad met een dikke olielaag erop reinigt niet meer, ongeacht wat de timer zegt. Wanneer verversen hangt af van belasting, maar een eenvoudige indicator werkt goed: gaat de reinigingstijd voor hetzelfde type onderdeel merkbaar omhoog, dan is het bad op.

Hoe wij zo’n bad in de praktijk afstellen

Als een klant belt met “het bad werkt niet meer”, vragen wij niet eerst welk middel erin zit. We vragen wat erin gaat. Welk metaal, welk vuil, hoe oud is het vuil, en hoe ziet het eruit als het eruit komt. Dat verhaal bepaalt waar het misgaat, en in negen van de tien gevallen zit het in de combinatie en niet in het product.

Daarna testen we het in ons eigen laboratorium met het echte vuil op het echte substraat. Niet met een standaardvervuiling uit een norm, maar met de onderdelen zoals die bij de klant binnenkomen. Daar komt een concentratie, een temperatuur en een tijd uit die passen bij dat ene proces, en zo nodig een aangepaste formulering. Wij produceren zelf, dus een buffer verschuiven of een corrosieremmer toevoegen voor een partij met veel messing is een kwestie van een andere batch, niet van een ander merk zoeken. Maatwerk in kleine én grote batches.

Het levert bijna altijd hetzelfde patroon op: de dosering gaat omlaag, niet omhoog. De temperatuur gaat omlaag. De tijd wordt korter. En het onderdeel komt er schoner uit. Dat klinkt tegenstrijdig, maar het volgt direct uit hoe cavitatie werkt: je optimaliseert niet op chemische agressie, je optimaliseert op de conditie waarin de drukgolven hun werk kunnen doen.

Wie meer wil weten over waar de grens ligt tussen alkalisch reinigen en de zachtere route, leest ons stuk over wanneer een koudontvetter wel en niet de juiste keuze is. Werk je veel met roestvast staal, dan is de aanpak per type vervuiling op rvs een logisch vervolg. En voor het bredere kader van middelen per toepassing hebben we een overzicht van onze industriële reinigers.

Checklist voor het afstellen

• Bepaal eerst het zwakste metaal in de mand, kies het middel daarop
• Nooit een schuimend product; schuim dempt de cavitatie
• Dosering volgens productblad, niet hoger
• Temperatuur 50 tot 60 graden voor normale werkplaatsvervuiling, gemeten in de vloeistof
• Ontgas na elke verversing en na elke nacht stilstand
• Folietest bij twijfel over de werking van de tank
• Mand hooguit halfvol, delen raken elkaar en de bodem niet
• Holle delen zo draaien dat lucht ontsnapt
• Vijf tot tien minuten, daarna heroverwegen in plaats van verlengen
• Spoelen met gedemineraliseerd water, actief drogen, zo nodig conserveren
• Olielaag dagelijks afromen, verversen zodra de reinigingstijd oploopt

Tot slot

Een ultrasoonbad dat tegenvalt is zelden een bad dat stuk is. Het is een bad waarin vier instellingen elkaar tegenwerken. Zet het middel op het zwakste substraat, de temperatuur in het venster waar cavitatie nog echt implodeert, ontgas voor je begint, en laad zo dat de vloeistof overal komt. Dan is de tijd het laatste waar je nog aan hoeft te sleutelen.

Loop je tegen vervuiling aan waar je met de standaardinstellingen niet doorheen komt, of twijfel je of je huidige medium veilig is voor het metaal dat je binnenkrijgt? Stuur ons het type onderdeel en het vuil, dan testen we het in ons eigen laboratorium en sturen we een monster met de bijbehorende instellingen terug. Nee bestaat niet, we zoeken een oplossing.