التراسونیک چیست و چه کاربردهایی دارد؟
التراسونیک(ultrasonic) چیست:
امواج صوتی با فرکانس‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌هایی بالاتر از محدوده شنوایی انسان، را اولتراسوند، التراسونیک و یا فراصوت می‌نامند. محدوده شنوایی انسان بین 20 هرتز تا 20 کیلو هرتز است. امواج صوتی بیش از 20 کیلو هرتز را امواج التراسونیک می‌نامند.
کاربرد امواج التراسونیک
امواج التراسونیک در زمینه‌های مختلفی کاربرد دارند. از جمله کاربردهای این امواج عبارتند از:
- لیزر
- تولید بخار سرد
- تخلیه الکتریکی
- فرزکازری، تراشکاری
- ریخته گری
- شستشوی دقیق ظروف ازمایشگاهی
- سنجش عمق مخزن
- تعیین فشار خون بیمار
- همگن کردن مواد مذاب
- جوشکاری مواد غیر هم جنس
این امواج درپزشکی نیز کاربردهای فراوانی دارد از جمله: جراحی توسط چاقوی التراسونیک، تخریب سلول‌های بدخیم، پیشگیری از پوسیدگی و عصب‌کشی دندان‌ها، شکستن سنگ کلیه، عمل آب مروارید چشم و …
انواع دستگاه‌های التراسونیک
- حمام التراسونیک
- دوخت و برش التراسونیک
- سنسور التراسونیک
- جوش التراسونیک
- هموژنایزر التراسونیک
در ادامه مروری خلاصه خواهیم داشت بر این دستگاه‌ها.
حمام التراسونیک (Ultrasonic Bath)
یکی از مهم ترین کاربردهای امواج فراصوت حمام التراسونیک است و همچنین یکی از جدیدترین وسیله‌ها جهت پاک کردن تجهیزات نیز می‌باشد. این دستگاه در واقع یک ظرف فلزی است که مقداری آب درون آن می‌باشد. دستگاه متصل به این ظرف امواج فراصوت ایجاد می‌کند. این امواج می‌توانند پیوند‌های بین تکه‌های کلوخه شده در محلول‌ها را بشکنند و باعث افزایش کیفیت محلول شوند.
از کاربردهای این دستگاه می‌توان به تمیزکردن وسایل جراحی و جواهرات بسیار ظریف، ضد عفونی کردن، شستشوی قطعات مختلف، انژکتورشویی و … اشاره کرد.
دوخت التراسونیک (Ultrasonic Sewing) :
دوخت التراسونیک بدون عواملی همچون نخ، سوزن، قیچی و یا چسب می‌باشد و تنها با استفاده از انرژی مافوق صوت عمل می‌کند. این امواج به علت داشتن طول موج بسیار پایین هنگامی که متراکم شوند مانند یک دستگاه حرارتی و یا پرس عمل کرده و همانطور که پارچه در زیر دستگاه قرار می‌گیرد باعث می‌شود مواد با هم گرم و مخلوط شوند و فرایند دوخت صورت بگیرد. دوخت به این روش توسط چرخ خاصی به نام چرخ التراسونیک انجام می‌شود.
سرعت دوخت در این دستگاه بسیار بالا می‌باشد و حتی به چهار برابر دوخت با نخ می‌رسد. این دوخت با این روش بسیار تمیز می‌باشد و اضافات را نیز خود به خود حذف می‌کند و برش می‌دهد.
امواج مافوق صوت برای دوخت در صنعت پارچه‌های بی‌بافت، تولید لیوان یکبار مصرف، لباس‌های نایلونی و نرم، دوختن مواد مصنوعی و … به کار برده می‌شود.
اجزای تشکیل دهنده این دستگاه دوخت شامل: منبع تغذیه با سرعت 60 سیکل در ثانیه، تقویت کننده (Booster) که انرژی ارتعاشی را تحویل می‌دهد، مبدل حاوی بلور های پیزو الکتریک، پشتیبان (Anvil) که از قطعه کار پشتیبانی می کند و Horn که انرژی ارتعاشی را برای پارچه به کار می‌گیرد، می‌باشد.
سنسور التراسونیک (Ultrasonic Sensor) :
سنسور التراسونیک نوعی حسگر صوتی است که از یک مبدل پیزو الکتریک (که بر روی سطح آن قرار دارد) برای فرستادن و گرفتن امواج صوتی استفاده می‌کند. وقتی که شی مورد نظر در محدوده امواج سنسور قرار می‌گیرد، امواج به آن برخورد کرده و اکو تولید می شود، که اکو به سمت سنسور برگشته و خروجی سنسور را فعال می‌کند. فرکانس مورد استفاده در این سنسور معمولا بین 60-40 کیلوهرتز می‌باشد که خارج از بازه شنوایی انسان می‌باشد. مزیت اصلی این سنسور‌ها، تشخیص اجسام صرف نظر از رنگ، شکل و سطح آن‌ها به وسیله امواج ما فوق صوت است.
کاربرد سنسور التراسونیک :
از جمله کاربردهای این سنسور می‌توان به اندازه‌گیری ارتفاع در آب و هواشناسی، اندازه‌گیری حجم، کنترل کشش، کنترل ارتفاع در انبار کردن اجسام، کنترل کیفیت، تشخیص موقعیت و… اشاره کرد.
جوشکاری التراسونیک (Utrasonic Welding)
جوشکاری التراسونیک روشی متداول و فراگیر است که معمولا برای قطعات پلاستیکی، فلزی و مخصوصا برای پیوستن مواد متفاوت به هم استفاده می‌شود. جوشکاری به این روش یک تکنیک صنعتی است که به موجب آن ارتعاشات صوتی فراصوت با فرکانس بالا به قطعاتی که برای ایجاد جوشکاری تحت فشار قرار دارند برخورد می‌کند.
جوشکاری به این روش همچون سایر روش‌های جوشکاری شامل 5 مرحله به ترتیب زیر می‌باشد:
- آماده سازی سطح (Surface Preparation): شامل تمیزکاری و براده‌برداری
- گرم کردن (Heating): قطعه با استفاده از انرژی امواج فراصوت با فرکانس بالا (20تا70 کیلو هرتز) گرم می‌شود.
- فشردن (Pressing): فشرده شدن دو قطعه به هم با کمک سیستم پنوماتیک دستگاه‌های جوشکاری
- آمیزش بین مولکولی (Intermolecular Diffusion): زمانی که به دو قطعه فشار وارد می‌شود، آمیزش مولکول‌های دو قطعه را فراهم می‌آورد.
- خنک کردن (Cooling): انجماد و سرد شدن محل جوشکاری
کاربرد جوشکاری التراسونیک
- صنایع بسته بندی
- صنایع خودرو سازی
- اتصال قطعات پلیمری همجنس و غیر همجنس
- اتصال قطعات فلزی به قطعات پلیمری
- اتصال قطعات فلزی به قطعات سرامیکی و شیشه
- اتصال قطعات فلزی به قطعات سرامیکی و شیشه‌ای
هموژنایزر التراسونیک (Ultrasonic Homogenize)
هموژنایزر التراسونیک جریان الکتریکی را به یک ارتعاش مکانیکی تبدیل می‌کند که این عامل باعث همگن شدن محلول می‌شود. این دستگاه با ایجاد امواج فشاری شدید در یک محیط مایع کار می‌کند. امواج فشاری سبب ایجاد جریان در مایع شده و تحت شرایط مناسب پدیده کاویتاسیون به وجود می‌آید که باعث انفجار شدید حباب‌های میکروسکوپی می‌شود. فروپاشی هزاران حباب باعث آزاد شدن انرژی زیادی می‌شود و مکانیزم اولیه فرآیند همگن‌سازی را به وجود می‌آورد.
اجزای دستگاه هموژنایزر شامل کنترلر، مبدل فراصوت و هورن می‌باشد و ازجمله کاربردهای متنوع این دستگاه عبارتند از
- تولید امولسیون و سوسپانسیون پایدار
- عصاره گیری
- تولید و سنتز نانوذرات
- رسوب زدایی نانو سیالات
- تعلیق ذرات نانو و میکرو
مراجع:
www.en.wikipedia.org/wiki/Ultrasound_(disambiguation
www.elma-ultrasonic.com
www.fa.wikipedia.org
www.dibabag.com
