ถังทำความสะอาดอัลตราโซนิกสมัยใหม่ที่พัฒนาขึ้นสำหรับกระบวนการผลิตเครื่องประดับและประสิทธิภาพในการทำความสะอาด

ถังทำความสะอาดอัลตราโซนิคเป็นอุปกรณ์ที่โรงงานอุตสาหกรรมใช้สำหรับทำความสะอาด ชิ้นงานกันอย่างแพร่หลาย มีปัญหาเกิดขึ้นในกระบวนการล้างของโรงงานแห่งหนึ่ง ชิ้นงานที่ล้างไม่ สะอาดทั้งหมด และยังมีบางอันเกิดการแตกหัก สิ่งที่เกิดขึ้นนี้เป็นผลมาจากการกระจายตัวที่ไม่ เหมาะสมของคาวิเตชัน ซึ่งเกิดมาจากการเปลี่ยนเฟสของสนามความดันอะคูสติกในถังทำความ สะอาดอัลตราโซนิค ส่งผลกระทบโดยตรงต่อประสิทธิภาพการล้างของถังนี้ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของถัง งานวิจัยนี้เราจะใช้ การวิเคราะห์ผลตอบสนองฮาร์โมนิค (Harmonic Response Analysis) ใน ANSYS จำลองความแรงและการกระจายตัวของความดันอะคูสติกในถังเพื่อหาเงื่อนไขที่เหมาะสมของปัจจัยต่าง ๆ ที่ส่งผลต่อการกระจายตัวของคาวิเตชัน ประกอบไปด้วยตำแหน่งการวางชิ้นงาน ความถี่อัลตราโซนิค และตรวจสอบความน่าเชื่อถือของแบบจำลองด้วยวิธีการวิเคราะห์การกัดกร่อนบนแผ่นฟอยล์ด้วยกระบวนการวิเคราะห์ วิธีการวิเคราะห์มวลที่สูญเสียไปของแผ่นฟอยล์จากการชั่งน้ำหนัก และวิธีการวิเคราะห์ความเข้มของกำลังอัลตราโซนิคจากหัววัดความเข้มอะคูสติก

การทำความสะอาดอัลตราโซนิคคือการใช้คลื่นอัลตราโซนิคซึ่งมีความถี่อยู่ในช่วง 20 - 20,000 กิโลเฮิร์ต ผ่านสารละลายตัวกลางทำให้เกิดคาวิเตชัน เพื่อทำความสะอาดวัสดุ หรือสิ่งของต่าง ๆ เช่น เลนส์, เครื่องประดับ, นาฬิกา, เครื่องมือทันตกรรม และอุปกรณ์ผ่าตัด ฯลฯ ในโรงงานอุตสาหกรรมก็ ใช้ถังทำความสะอาดอัลตราโซนิคเช่นกัน ยกตัวอย่างในอุตสาหกรรมการผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ชิ้นส่วนทุกชิ้นต้องมีการตรวจสอบการปนเปื้อนของอนุภาคที่อาจเกิดขึ้นในระหว่างการผลิต หากนำชิ้นส่วนที่มีการปนเปื้อนไปประกอบเป็นเครื่องใช้ไฟฟ้าอาจทำให้สินค้าที่ผลิตไม่ได้มาตรฐานทำงานผิดพลาดไม่สามารถส่งขายได้ ในกระบวนการผลิตหากชิ้นส่วนใดที่ตรวจสอบแล้วไม่ผ่านมาตรฐานมีการปนเปื้อนจะถูกนำมาทำความสะอาดในถังทำความสะอาดอัลตราโซนิคซึ่งเมื่อชิ้นส่วนสะอาดปราศจากการปนเปื้อนของอนุภาคแล้วก็จะถูกนำเข้าสู่กระบวนการผลิตต่อไป งานวิจัยนี้เป็นความร่วมมือระหว่างคณะผู้วิจัยกับโรงงานผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แห่งหนึ่ง โรงงานแห่งนี้ใช้ถังทำความสะอาดอัลตราโซนิคทำความสะอาดชิ้นส่วนที่มีการปนเปื้อนอนุภาค ที่ผ่านมาเกิดปัญหาบางครั้งชิ้นส่วนที่นำมาล้างแล้วไม่สะอาดต้องนำกลับมาล้างใหม่ชิ้นส่วนเกิดการเสียหาย บางครั้งหลังการล้าง แต่ละปีนับเป็นมูลค่าความเสียหายหลายร้อยล้านบาท ที่ผ่านมาเพื่อแก้ปัญหานี้ ทางโรงงานได้มีการทำการทดลองตัวอย่างเพื่อตรวจสอบชิ้นงานที่เกิดปัญหาแต่ผลที่ได้ยังไม่เป็นที่น่าพอใจใช้ได้เป็นบางกรณีเท่านั้นยังไม่สามารถแก้ปัญหาได้อย่างยั่งยืน ปัญหานี้จึงเป็นปัญหาเร่งด่วนที่ต้องได้รับการแก้ไขจึงเป็นที่มาของงานวิจัยนี้