امواج الترا سونیک

[azarafrooz 14221]

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 20 تا 20000 سیکل در ثانیه را بشنود موج های صوتی با فرکانس کمتر از 20 سیکل در ثانیه را اینفراسونیک ( فرو صوت ) و به دسته ای از امواج مکانیکی که فرکانس نوسانشان بیش از محدوده شنوایی انسان ( 20KHz ) 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 25 کیلوهرتز و دامنه 10 میکرومتر نوسان کند شتاب آن بالغ بر 25 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 200 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 100,000 سیکل در ثانیه است . موج اولتراسونیک با عبور یک جریان الکتریکی ( معمولاً 60 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 0.05 تا 0.125 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 20KHz 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 100 برای سطوح خشن و 1000 برای سطوح نرم می باشد ، که این دانه ها به همراه دوغاب استفاده می شوند که 20 تا 100 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 0.0125 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 :

1- 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 20,000 مرتبه تشکیل شده و از بین می روند . در اثر این پدیده ، فشار موضعی حدود 10,000psi 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 .

2- 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 6.25 * 0.025 میلیمتر را می توان پیدا کرد .

3- 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 .