Die Frequenz der Ultraschallreinigung ist eine der ersten Angaben, die Käufer bei der Auslegung übergehen. Dabei entscheidet sie darüber, ob ein Reinigungsprozess funktioniert oder unbemerkt Bauteile schädigt. Mit der falschen Frequenz versuchen Sie entweder zwanzig Minuten lang vergeblich, Bearbeitungsöl zu entfernen, oder holen eine Charge Aluminiumteile aus dem Bad, deren zuvor einwandfreie Oberflächen plötzlich matt sind und kleine Vertiefungen aufweisen. Hier erfahren Sie, was die Frequenzangaben im Fertigungsalltag bedeuten und wie Sie die passende Frequenz vor dem Kauf eines Reinigungsbades auswählen.
Was die Frequenzangabe tatsächlich beschreibt
Ein Ultraschallreinigungsgerät arbeitet mit Kavitation. Die Schwinger erzeugen Druckwellen in der Flüssigkeit: In der Unterdruckphase bilden sich winzige Blasen, die in der Überdruckphase kollabieren. Dieser Kollaps bewirkt die Reinigung. Die Frequenz bestimmt, wie viele dieser Zyklen pro Sekunde stattfinden. Damit beeinflusst sie sowohl die Größe der Blasen als auch die Energie, die jede einzelne beim Implodieren freisetzt.
Eine niedrigere Frequenz erzeugt weniger, dafür größere und energiereichere Blasen. Bei höherer Frequenz entstehen deutlich mehr, wesentlich kleinere Blasen mit einer erheblich schonenderen Wirkung. Dieser Zusammenhang erklärt nahezu jede Frequenzwahl in der industriellen Reinigung. Alle folgenden Empfehlungen bauen darauf auf.
Die Frequenzbereiche und ihre Einsatzgebiete
| Bereich | Blasenverhalten | Geeignet für | Risiko bei falscher Anwendung |
|---|---|---|---|
| 20–28 kHz | Große Blasen mit energiereichem Kollaps | Starke Bearbeitungsölverschmutzungen, Ölkohle, Gussteile, Schweißzunder, große Stahlteile | Kavitationsbedingte Vertiefungen auf weichen Metallen; Abtrag an galvanischen Schichten und polierten Flächen |
| 40 kHz | Ausgewogene Wirkung – der universelle Bereich | Die meisten spanend bearbeiteten Teile, Verbindungselemente, Lager, Werkzeuge, wechselnde Reinigungsaufgaben | Bei eingebrannter Ölkohle langsamer als 28 kHz |
| 80–120 kHz | Kleine Blasen, hohe Blasendichte, schonende Wirkung | Optische Komponenten, beschichtete Oberflächen, dünne Schichten, feine Partikel | Entfernt starke Fett- oder Bearbeitungsölverschmutzungen nicht allein |
| Megaschall, etwa 950 kHz | Abtransportierende Strömungswirkung, minimale Implosionsenergie | Submikrometerpartikel auf Wafern und optischen Oberflächen | Kein Reinigungsschritt zur Entfernung grober Verschmutzungen |
Diese Bereiche sind keine theoretischen Richtwerte. Mit diesen Frequenzen bauen wir unsere Anlagen tatsächlich: Unsere eintauchbaren Schwingstäbe arbeiten mit 20, 28 und 35 kHz; standardisierte Mehrkammer-Reinigungsanlagen für die Fertigung werden mit 28/40 kHz ausgeführt. Die Tischgeräte der Dreifrequenz-Serie erreichen 80 und 120 kHz, während Megaschallgeräte bei etwa 950 kHz arbeiten.
So wählen Sie die Frequenz ohne Rätselraten
Gehen Sie die folgenden Fragen in dieser Reihenfolge durch. Wer die Teile im Betrieb bearbeitet, kennt meist bereits alle vier Antworten.
- Welche Verschmutzung liegt vor? Bearbeitungsöl, Ziehmittel, Polierwachs und Ölkohle benötigen die Energie von 28 kHz. Fingerabdrücke, Staub, Polierrückstände und feine Partikel dagegen nicht.
- Wie ist die Oberfläche beschaffen? Unbeschichteter Stahl und Gussteile vertragen intensive Kavitation. Aluminium, galvanische Schichten, polierte Oberflächen, optische Beschichtungen und dünnwandige Teile dagegen nicht. Hier entstehen Schäden, die häufig erst auffallen, nachdem bereits eine ganze Charge gereinigt wurde.
- Gibt es eine schriftliche Restschmutzvorgabe oder erfolgt die Prüfung nur visuell? Eine vorgegebene Partikelanzahl oder Sauberkeitsklasse spricht in der Regel für höhere Frequenzen und zusätzliche Spülstufen. Eine rein visuelle Anforderung macht das selten nötig.
- Deckt Ihr Teilespektrum beide Extreme ab? Dann kostet ein Reinigungsbad mit zwei Frequenzen weniger als zwei Geräte. Zugleich entfällt der Anreiz, sämtliche Teile mit derselben Einstellung zu reinigen.
Frequenzwahl nach Bauteilfamilie: Erfahrungen aus der Praxis
Bei unseren ausgelieferten kundenspezifischen Anlagen – vierzig Sonderanlagen für sechs Branchen – zeigen sich immer wieder dieselben Muster. Sie bieten einen Ausgangspunkt, ersetzen aber keinen Versuch mit Ihrem eigenen Bauteil.
- Spanend bearbeitete Stahlteile und Gussteile – 28 kHz. Ziehöl und Späne lassen sich schnell entfernen, und die Oberfläche verträgt den Energieeintrag.
- Aluminiumteile und galvanisch beschichtete Teile – 40 kHz, bei sorgfältiger Überwachung der Behandlungsdauer. Aluminium ist das Material, das am häufigsten mit einer schlechteren Oberfläche aus dem Bad kommt, als es hineinging.
- Motorbauteile mit Ölkohleablagerungen – 28 kHz, mit beheiztem Bad und längeren Reinigungszeiten. Ölkohle gehört zu den wenigen Verschmutzungen, bei denen mehr Energie tatsächlich hilft.
- Lager und Präzisionsbaugruppen – 40 kHz, anschließend ein separater Spülschritt. Verbliebene Reinigungsmittelreste sind kritischer als die letzte Spur Öl.
- Optische Komponenten, Linsen und beschichtetes Glas – 80 kHz oder höher, bei geringer Leistung. Ausschlaggebend ist die Beschichtung.
- Wafer und Reinigungsaufgaben im Submikrometerbereich – Megaschall, nachdem die Hauptverschmutzung bereits durch eine konventionelle Reinigung entfernt wurde.
- Medizinische Instrumente mit Gelenken und Innenkanälen – 40 kHz mit zusätzlicher Bewegung, da die Geometrie Verschmutzungen zurückhält, die sich durch die Frequenzwahl allein nicht erreichen lassen.
Drei Fehler, die mehr kosten als die Maschine
Alles mit der niedrigsten verfügbaren Frequenz reinigen. Bei starken Verschmutzungen ist diese Einstellung am schnellsten und wird deshalb zum Standard. Dann läuft eine Charge Aluminiumteile oder galvanisch beschichteter Teile durch das Bad und kommt matt, mit Vertiefungen oder angegriffen zurück. Kavitationsschäden ähneln einem chemischen Angriff. Deshalb wird zunächst meist das Reinigungsmittel verantwortlich gemacht – ein Wechsel bringt jedoch keine Abhilfe.
Von hohen Frequenzen die Wirkung niedriger Frequenzen erwarten. Mit 80 kHz lässt sich Bearbeitungsöl nicht innerhalb einer vernünftigen Reinigungszeit entfernen. Bleibt das Ergebnis aus, werden häufig Temperatur oder Konzentration erhöht. Beides behebt die Ursache nicht, verursacht aber zusätzliche Kosten.
Die Entgasung überspringen. Ein frisch angesetztes Bad enthält gelöste Luft, die Kavitationsenergie absorbiert. Die Reinigungsergebnisse in den ersten Minuten nach dem Befüllen zeigen daher nicht die tatsächliche Leistungsfähigkeit der Anlage. Wer eine Frequenz anhand dieser Ergebnisse beurteilt, entscheidet auf einer ungeeigneten Datengrundlage. Dies ist der häufigste einzelne Grund dafür, dass eine neue Maschine „nicht so gut funktioniert wie bei der Vorführung“.
Die Frequenz ist eine von vier Prozessgrößen
Frequenz, Reinigungschemie, Temperatur und Zeit wirken zusammen. Wird eine Größe verändert, müssen auch die übrigen darauf abgestimmt werden.
Eine höhere Temperatur steigert die Wirkung der meisten Reinigungsmittel. Oberhalb eines bestimmten Punktes beeinträchtigt sie jedoch die Kavitation selbst. Heißer bedeutet also nicht automatisch besser: Jenseits des Optimums nimmt die Reinigungswirkung wieder ab. Eine Konzentration oberhalb des vorgesehenen Anwendungsbereichs verschwendet Reinigungsmittel und greift bei manchen Legierungen genau die Oberfläche an, die geschützt werden soll. Längere Reinigungszeiten gleichen eine falsche Frequenz nicht aus. Sie setzen das Bauteil lediglich länger den falschen Bedingungen aus.
Wenn ein Prozess funktioniert, dokumentieren Sie alle vier Größen gemeinsam. Diese Kombination ist der Prozess. Sie sorgt auch dafür, dass die Ergebnisse reproduzierbar bleiben, wenn in einer anderen Schicht ein anderer Mitarbeiter die Anlage bedient. Genau darin liegt in den meisten Betrieben die eigentliche Herausforderung, weniger in der Reinigung selbst.
Welchen Einfluss die Anordnung im Bad hat
Eine weitere Einflussgröße wird in Datenblättern selten erwähnt: die Position des Bauteils im Reinigungsbad. Kavitation reinigt nur Oberflächen, die von der Flüssigkeit und der Schallenergie erreicht werden. Liegt ein Teil auf dem Wannenboden, bleibt die Kontaktfläche ungereinigt. Bei aufeinanderliegenden Teilen werden die Berührungsstellen nicht gereinigt. Ein an die Wannenwand gedrücktes Bauteil kann sowohl unzureichend gereinigt werden als auch sichtbare Spuren davontragen.
Wenn die Reinigungsergebnisse innerhalb eines Korbes schwanken, prüfen Sie zuerst die Werkstückaufnahme – noch vor Frequenz und Reinigungschemie. Nach unserer Erfahrung lassen sich mehr Prozesse durch eine veränderte Aufnahme der Teile verbessern als durch den Austausch der Maschine.
Bei Unsicherheit hilft ein Versuch
Die Frequenzwahl gehört zu den wenigen Entscheidungen, die ein Reinigungsversuch an einem Tag klären kann, während die Diskussion über Spezifikationen wochenlang dauert. Jietai Ultrasonic baut seit 2003 Reinigungsanlagen im eigenen Werk in Dongguan. Der hilfreichste erste Schritt für einen neuen Kunden ist dabei meist kein Angebot.
Schicken Sie uns Ihr tatsächliches Bauteil mit der Verschmutzung aus Ihrem Prozess. Wir reinigen es auf unseren eigenen Anlagen und senden es zurück – zusammen mit den Angaben zu Frequenz, Reinigungschemie, Temperatur und Behandlungsdauer. Falls eine Frequenz die Oberfläche beschädigt hat, teilen wir Ihnen auch das mit. Denn diese Information brauchen Sie vor dem Kauf eines Reinigungsbades. So funktioniert der kostenlose Reinigungsversuch.
Das ist aussagekräftiger als jede Tabelle, auch diese hier: Geprüft wird Ihr eigenes Bauteil mit seiner konkreten Verschmutzung.