X بستن تبلیغات
X بستن تبلیغات
header
متن مورد نظر

امواج اولتراسونیک به چه نو امواجی می گویند

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

امواج اولتراسونیک به دسته­ایی از امواج مکانیکی گفته می­شود که فرکانس نوسانشان بیش از محدوده شنوایی انسان (۲۰Hz-۲۰KHz) باشد. این امواج بدلیل خواصی که دارند کاربردهای متنوع و بعضاً جالبی دارند. با محاسبه­ایی ساده می­توان دریافت که اگر نقطه­ایی با فرکانس ۲۵ کیلوهرتز و دامنه ۱۰ میکرومتر نوسان کند شتاب آن بالغ بر ۲۵ هزار برابر شتاب ثقل می­شود. این شتاب و به طبع آن سرعت بالا در مایعات باعث ایجاد کاویتاسیون می­شود و در هنگام انفجار حبابهای ایجاد شده فشاری در حدود ۲۰۰ بار ایجاد می­گردد. از طرف دیگر اگر حرکت نسبی با مشخصات فوق میان دو سطح جامد برقرار شود ازدیاد دما باعث جوش خوردن دو سطح به یکدیگر می­شود که Ultrasonic Welding می­باشد.

<!–[if gte mso 9]> Normal 0 false false false EN-US X-NONE AR-SA <!–[if gte mso 9]> <!–[if gte mso 10]>
/* Style Definitions */
table.MsoNormalTable
{mso-style-name:\”Table Normal\”;
mso-tstyle-rowband-size:0;
mso-tstyle-colband-size:0;
mso-style-noshow:yes;
mso-style-priority:99;
mso-style-qformat:yes;
mso-style-parent:\”\”;
mso-padding-alt:0in 5.4pt 0in 5.4pt;
mso-para-margin-top:0in;
mso-para-margin-right:0in;
mso-para-margin-bottom:10.0pt;
mso-para-margin-left:0in;
line-height:115%;
mso-pagination:widow-orphan;
font-size:11.0pt;
font-family:\”Calibri\”,\”sans-serif\”;
mso-ascii-font-family:Calibri;
mso-ascii-theme-font:minor-latin;
mso-hansi-font-family:Calibri;
mso-hansi-theme-font:minor-latin;
mso-bidi-language:FA;}

امواج اولتراسونیک به چه نو امواجی می گویند


امواج اولتراسونیک به دسته­ایی از امواج مکانیکی گفته می­شود که فرکانس نوسانشان بیش از محدوده شنوایی انسان (۲۰Hz-  ۲۰KHz) باشد. این امواج بدلیل خواصی که دارند کاربردهای متنوع و بعضاً جالبی دارند. با محاسبه­ایی ساده می­توان دریافت که اگر نقطه­ایی با فرکانس ۲۵ کیلوهرتز و دامنه ۱۰ میکرومتر نوسان کند شتاب آن بالغ بر ۲۵ هزار برابر شتاب ثقل می­شود. این شتاب و به طبع آن سرعت بالا در مایعات باعث ایجاد کاویتاسیون می­شود و در هنگام انفجار حبابهای ایجاد شده فشاری در حدود ۲۰۰ بار ایجاد می­گردد. از طرف دیگر اگر حرکت نسبی با مشخصات فوق میان دو سطح جامد برقرار شود ازدیاد دما باعث جوش خوردن دو سطح به یکدیگر می­شود که Ultrasonic Welding می­باشد.

امواج اولتراسونیک مانند دیگر امواج دارای خاصیت شکست، انعکاس، نفوذ و پراش می­باشند. برای تولید این امواج روشهای متفاوتی وجود دارد.

مجموعه­های اولتراسونیک معمولاً از سه بخش کلی تشکیل می­شوند: ۱_ مبدل ۲_ بوستر ۳_ تقویت کننده یا هورن. مبدل نقش تولید امواج مکانیکی و تبدیل انرژی الکتریکی به مکانیکی را دارد, بوستر و تقویت کننده نیز وظیفه انتقال و تقویت دامنه حرکت و رساندن ‌آن به مصرف کننده را به عهده دارند.

واین هم مطلبی مرتبط با اولتراسونیک

جوشکاری اولتراسونیک پلاستیک ها

از آنجا که جوشکاری اولتراسونیک بسیار سریع است ( کمتر از ۱ ثانیه ) و قابلیت اتوماسیون دارد به طور وسیع از آن در صنعت استفاده می شود . برای تضمین سلامت جوش طراحی مناسب اجزا بخصوص فیکسچرها لازم است . با طراحی مناسب از این روش می توان در تولید انبوه استفاده کرد.

 

 

یک ماشین جوشکاری اولتراسونیک شامل اجزای زیر است :

یک منبع تغذیه ، یک مبدل ، یک آمپلی فایر تقویت کننده به نام بوستر ، یک وسیله تولید صدا یا شیپوره ( horn )

منبع تغذیه فرکانس برق شهر ۵۰-۶۰ هرتز را به ۲۰-۴۰ کیلو هرتز می رساند . این انرژی به مبدل می رود و در مبدل دیسک پیزو الکتریک انرژی الکتریکی را به ارتعاش در فرکانس اولتراسونیک تبدیل می کند. اغلب ماشین های اولتراسونیک در فرکانسی بالاتر از ۲۰ کیلو هرتز کار می کنند و صدایی تولید می کنند که گوش انسان قادر به شنیدن آن نیست . امواج تولید شده در مبدل به بوستر رفته و دامنه آن تا حد دلخواه افزایش پیدا می کند و سپس در شیپوره ( که یک وسیله صوتی مکانیکی است) امواج صوتی مستقیماً به قطعه کار منتقل می شود. همچنین شیپوره نقش اعمال فشار بر روی قطعه را نیز بر عهده دارد.بعد از انتقال امواج صوت به قطعه کار در منطقه اتصال در اثر اصطکاک زیاد این انرژی تبدیل به گرما شده و باعث نرم شدن و ذوب پلاستیک و بهوجود آمدن جوش میشود.

مزایای این روش عبارتند از :

– راندمان بالا

– تولید بالا با قیمت پایین

– سهولت در اتوماسیون

– سرعت جوش بالا

– تمیز بودن آن

مهمترین محدودیت این روش محدودیت در انرژی اعمالی و کوچک بودن عرض شیپوره ( کمتر از ۲۵۰ میلی متر ) است و در نتیجه طول جوشی که به وجود میآید کوچک است .

موارد استفاده از جوش التراسونیک ترموپلاستیک ها :

– جوشکاری ساده یک اتصال

– جاسازی یک قطعه در قطعه ای دیگر همرا با اتصال بین آن دو

– جوش نقطه ای ورق ها و صفحات پلاستیکی

صنایعی که این نوع جوشکاری در آن کاربرد دارد :

– استفاده در صنعت بسته بندی

– استفاده در صنعت اتومبیل سازی

– استفاده در صنعت پزشکی

– استفاده در صنعت اسباب بازی

امواج التراسونیک

علم اولتراسونیک در زمینه های مختلف صنعتی مثل : ماشین کاری  ، جوشکاری ، کنترل کیفیت ، تمیز کردن و دیگر فرآیند ها کاربرد زیادی پیدا کرده است .

انسان قادر است موج های صوتی با فرکانس ۲۰ تا ۲۰۰۰۰ سیکل در ثانیه را بشنود موج های صوتی با فرکانس کمتر از ۲۰ سیکل در ثانیه را اینفراسونیک ( فرو صوت ) و  به دسته ای از امواج مکانیکی  که فرکانس نوسانشان بیش از محدوده شنوایی انسان ( ۲۰KHz ) باشد امواج اولتراسونیک ( فرا صوت ) گفته می شود . این امواج بدلیل خواصی که دارند کاربردهای متنوع وبعضاَ جالبی دارند . با محاسبه ای  ساده می توان دریافت که اگر نقطه ایی با فرکانس ۲۵ کیلوهرتز و دامنه ۱۰ میکرومتر نوسان کند شتاب آن بالغ بر ۲۵ هزار برابر شتاب ثقل می شود . این شتاب و به طبع آن سرعت بالا در مایعات باعث ایجاد کاویتاسیون می شود و در هنگام انفجار حباب های ایجاد شده فشاری در حدود ۲۰۰ بار ایجاد می گردد . از طرف دیگر  اگر حرکت  نسبی با مشخصات فوق میان دو سطح جامد برقرار شود ازدیاد دما باعث جوش خوردن دو سطح به یکدیگر می شود که Ultrasonic Welding می باشد.

امواج صوتی که کاربرد صنعتی دارند  حداکثر ۱۰۰,۰۰۰ سیکل در ثانیه است .  موج اولتراسونیک با عبور یک جریان الکتریکی (  معمولاً ۶۰ سیکل متناوب ) از یک ژنراتور مناسب که مبدل Transducer نام دارد ایجاد میشود.

موج اولتراسونیک به وجود آمده معمولاً با همکاری یک مایع ( مثلاً در تمیز کردن قطعات یا کاربردهای کنترل کیفیت )  کار انجام می دهد .

تراش کاری فلزات به وسیله امواج ماوراء صوت Ultra Sonic Machining :

فلزات مختلف به وسیله ماشین های ابزاری که با دستگاه اشعه ماوراء صوت مجهز است تراش داده می شوند ، بدین صورت که از ارتعاشات مکانیکی فرکانس زیاد استفاده می شود که این ارتعاشات سبب می شود که ذرات سمباده از نوک ابزار مخروطی که جنس آن معمولاً از جنس فولاد کم کربن است ، با ارتفاع کم ( ارتفاع این ارتعاش بین ۰٫۰۵ تا ۰٫۱۲۵ میلیمتر می باشد ) عبور کرده و در نتیجه براده برداری انجام می گیرد ( براده برداری بدین صورت است که ماده توسط ذرات ساینده به صورت ذرات تراشه کوچک از سطح قطعه جدا می شوند .) و چون انرژی زیاد ذرات سمباده ای   برای برش قطعات بکار می رود ، از این روش اکثراً برای برش و یا تراش کاری داخل قطعات مورد استفاده قرار می گیرد .

فرکانس این ارتعاشات معمولاً ۲۰KHz  می باشد که این ارتعاشات سرعت زیادی به ذرات ساینده بین ابزار و سطح قطعه می دهند .

جنس ذرات ساینده :

جنس ذرات ساینده معمولاً از کاربید بورون Boron Carbide  و یا اکسید آلومینیوم  Aluminium Oxide  و کاربید سیلیکن Silicon Carbide  می باشد و اندازه این ذرات ساینده بین ۱۰۰ برای سطوح خشن و ۱۰۰۰ برای سطوح نرم می باشد ، که این دانه ها به همراه دوغاب استفاده می شوند  که ۲۰ تا ۱۰۰ درصد حجم دوغاب را دانه های ساینده تشکیل می دهند . دوغاب کار خارج کردن قسمت های جدا شده از سطح قطعه کار را انجام می دهد .

 

از فرآیند ماشین کاری ماوراء صوت ، برای ماشین کاری مواد سخت و ترد مثل سرامیک ، کاربید ، شیشه  ، سنگ های قیمتی و فولاد سخت شده استفاده می شود .

اگر از ذرات ساینده بسیار ریز استفاده شود تلرانس بدست آمده ۰٫۰۱۲۵ میلیمتر و حتی بهتر می باشد . 

امواج اولتراسونیک مانند دیگر امواج دارای خاصیت شکست و انعکاس و نفوذ و پرش می باشد . برای تولید این امواج روشهای متفاوتی وجود دارد .

مجموعه های اولتراسونیک معمولا از سه بخش کلی تشکیل می شوند :

 1- مبدل                2- بوستر              3- تقویت کننده یا هورن

مبدل نقش تولید امواج مکانیکی و تبدیل انرژی الکتریکی به مکانیکی را دارد .

بوستر و تقویت کننده نیز وظیفه انتقال و تقویت دامنه حرکت و رساندن آن به مصرف کننده را به عهده دارند .  

کاربرد های دیگر اولتراسونیک :

۱- یکی از کاربردهای اصلی اولتراسونیک تقویت اثر پاک کنندگی محلول های شیمیایی است . هنگامی که موج اولتراسونیک  از محلول تمیز کننده عبور می کند در آن حباب های میکروسکوپی از بخار ایجاد می شود . این حباب ها در هر ثانیه تقریباً ۲۰,۰۰۰ مرتبه تشکیل شده و از بین می روند . در اثر این پدیده ، فشار موضعی حدود ۱۰,۰۰۰psi و حرارت زیاد تولید می شود .

حباب های تولید شده به سطح قطعه کار ضربه زده و کلیه آلودگی های سطح ، روغن ، گریس و براده ها را پاک می کنند .

۲- یکی از بهترین روش های غیر مخرب ، آمون غیر مخرب اولتراسونیک در خطوط تولید پیوسته و اتوماتیک  ، برای کنترل یکپارچگی ساختار قطعات است . با روش اولتراسونیک ، ترک هایی  به کوچکی ۶٫۲۵ * ۰٫۰۲۵ میلیمتر را می توان پیدا کرد .

 

۳- امواج صوتی را برای جوش دادن فلزات به غیر فلزات را نیز می توان به کار برد . به روش اولتراسونیک می توان عملیات جوشکاری  دقیق و محکم بین مواد غیر مشابه را با موفقیت انجام داد .

کاربرد اولتراسونیک در پزشکی:

۱. کاربرد تشخیصی (سونوگرافی)

۲. بیماریهای زنان و زایمان (Gynocology) مانند بررسی قلب جنین ، اندازه ‌گیری قطر سر (سن جنین) ، بررسی جایگاه اتصال جفت و محل ناف ، تومورهای پستان.

۳. بیماریهای مغز و اعصاب (Neurology) مانند بررسی تومور مغزی ، خونریزی مغزی به صورت اکوگرام مغزی یا اکوانسفالوگرافی.

۴. بیماریهای چشم (ophthalmalogy) مانند تشخیص اجسام خارجی در درون چشم ، تومور عصبی ، خونریزی شبکیه ، اندازه ‌گیری قطر چشم ، فاصله عدسی از شبکیه.

۵. بیماریهای کبدی (Hepatic) مانند بررسی کیست و آبسه‌ کبدی.

۶. بیماری‌های قلبی (cardology) مانند بررسی اکوکار دیوگرافی.

۷. دندانپزشکی مانند اندازه‌گیری ضخامت بافت نرم در حفره‌های دهانی.

0.                     این امواج به علت اینکه مانند تشعشعات یونیزان عمل نمی‌کنند. بنابراین برای زنان و کودکان بی‌خطر می‌باشند.

 

 

۹. کاربرد درمانی (سونوتراپی)

کاربرد های دیگر اولتراسونیک :

۱- یکی از کاربردهای اصلی اولتراسونیک تقویت اثر پاک کنندگی محلول های شیمیایی است . هنگامی که موج اولتراسونیک  از محلول تمیز کننده عبور می کند در آن حباب های میکروسکوپی از بخار ایجاد می شود . این حباب ها در هر ثانیه تقریباً ۲۰,۰۰۰ مرتبه تشکیل شده و از بین می روند . در اثر این پدیده ، فشار موضعی حدود ۱۰,۰۰۰psi و حرارت زیاد تولید می شود .

حباب های تولید شده به سطح قطعه کار ضربه زده و کلیه آلودگی های سطح ، روغن ، گریس و براده ها را پاک می کنند .

۲- یکی از بهترین روش های غیر مخرب ، آمون غیر مخرب اولتراسونیک در خطوط تولید پیوسته و اتوماتیک  ، برای کنترل یکپارچگی ساختار قطعات است . با روش اولتراسونیک ، ترک هایی  به کوچکی ۶٫۲۵ * ۰٫۰۲۵ میلیمتر را می توان پیدا کرد .

۳- امواج صوتی را برای جوش دادن فلزات به غیر فلزات را نیز می توان به کار برد . به روش اولتراسونیک می توان عملیات جوشکاری  دقیق و محکم بین مواد غیر مشابه را با موفقیت انجام داد .

۴- این امواج کاربردهای وسیعی در تولیدات صنعتی، پزشکی، کشاورزی، باستان شناسی، ژئولوژی، مخابرات و عیب یابی و تصویرسازی درون اشیاء دارند.

 

 

منبع: پدیدا بزرگترین مرجع علمی ایرانیان

یک نظر

  1. مریم گفته است :
    اردیبهشت ۲ام, ۱۳۹۱

    سلام. خیلی خوب بود . فقط بهتره که اول یه مطلی رو ویرایش کنین بعد توی سایت بزارین. ممنون

ارسال نظر