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超音波洗浄機のエネルギーについて
- 超音波洗浄機のエネルギーについて調査しました。回転時の錆への遠心力と超音波洗浄時の洗浄力を比較するために、超音波洗浄のキャビティションによる洗浄エネルギーについて詳細を調べました。
- 回転する円筒形部品の表面に生じた錆を超音波洗浄機で洗浄した結果、2mg程度の錆が集まりました。実使用時にはこの錆がどれほど落ちるかを推定するために、超音波洗浄の洗浄力のエネルギーを知りたいとのことです。
- 超音波洗浄の洗浄メカニズムは振動加速度とキャビティションによるものです。振動加速度については既に調査済みですが、キャビティションによる洗浄力のエネルギーについてはまだ詳細が分かっていません。回転時の遠心力と比較できるようなエネルギーの算出法や資料があれば紹介いただけるとのことです。
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洗浄には加速度による効果もあります 実際に音響流を冶具と組み合わせて効果的に錆を落としたことがあります 以下参考資料 キャビテーション洗浄： キャビテーション（液体中に加えた減圧力（膨張力）によって空洞を生じる現象）により行われる洗浄 加速度（音響流）による洗浄： 通常，流体中を強い音波が伝搬すると媒質流体の移動現象がみられます。 また，静止流体中で物体が振動するときも，物体の周りに一定方向の流れが生じます。 いずれも音響流といいます。この音場特性に依存した駆動力により洗浄が行われる ミックス洗浄： キャビテーションと加速流（音響流）の両方を利用した洗浄 ２０ｋＨｚ－１０００ｋＨｚを使用した洗浄実験によりミックス洗浄効果を確認しています 洗浄効率を検討していく上で大変重要な考え方です 特に「治具・洗浄物」を考慮していく上で参考になると思います
遠心力は無視できるのではないでしょうか。回転体は真空中で回転するのでなく、空気中で回転するのであれば，周速が支配的だと思います。錆の平均径と流体の粘性から レイノルズ数をもとめ、 超音波洗浄での 微視的な 水の分子平均速度の対するレイノルズ数を定義してそのレイノルズ数に対応する 流体抵抗の比率を考えるのではないかと思います。 エネルギと遠心力はジメンションがちがいますから比較できません。
超音波洗浄機の槽内でも位置によって落ちかたが均一ではないと思います。 メーカーが均一にしようとしているのに、です。 部品の形状と方向にもよると思います。 計算で求めるのは無理ではないかという気がします。 一方、さびを加速度で落とす話ですが、 赤錆は奥まで進んでゆく錆で、ボロボロになりますから、 化学的な結合力というよりは、 （例えばフラクタル構造の）力学的な強度をナノ構造に適用する というような無理難題の計算が必要な気がします。 実験的に大加速度で落とした錆と比較するしか無いのではないでしょうか。 大加速度は固さがわかっているもの同士衝突させればよいですよね。 情報的には足りませんが、 http://www.aist.go.jp/aist_j/aistinfo/aist_today/vol02_05/vol02_05_p10.pdf http://www.ieice.org/jpn/books/kaishikiji/199906/19990602.html
回転体の材質は何ですか？＾＾ 鋼材(鉄・sus etc)の場合はブラストを使用して錆を取ります。＾＾ 遠心力の算出方法 mV^2/Rを使用するのはどうでしょうか？ 遠心力(force)を算出し、且つ、超音波洗浄機を使用した時間と 洗浄後、集まった錆の質量で簡易的に洗浄エネルギー（仮定値になってしまうかもしれませんが）が算出出来るのではないでしょうか？
補足
ご回答ありがとうございます。 回転体の材質は複合材なので、現在のテストでは表面錆だけで済んでいるようです。 今求められているのは、回転時の力（使用時）と超音波洗浄機での洗浄力との錆に対する比較数値なのです。 何とかワークが超音波振動しているときのGは分かりそうで、ご指摘の遠心力と比較することは出来ております。 ただ、超音波洗浄機での洗浄力のほとんどがキャビティションによる物との話があり、そのエネルギーを求めようと思案しております。 よろしくお願いします。
補足
ご回答ありがとうございます。 回転体の材質は複合材なので、現在のテストでは表面錆だけで済んでいるようです。 今求められているのは、回転時の力（使用時）と超音波洗浄機での洗浄力との錆に対する比較数値なのです。 例えば50kHzのキャビティションの空包が潰れるときのエネルギーを何とか出せればと思っています。 よろしくお願いします。