آلتراسونیک چیست و چه کاربردهایی دارد؟

شاید این روزها کلمه التراسونیک را زیاد می شنوید و از خودتان می پرسید آلتراسونیک چیست، مطالب زیر را دنبال کنید تا به اهمیت این سوال پی ببرید و از تاثیرات این امواج در زندگی، صنعت، بهداشت، کشاورزی و …. شگفت زده شوید.

التراسونیک چیست؟

لرزش یک شی باعث ایجاد امواج صوتی می­شود. این لرزش ملکول­های هوا را در اطراف جسم می­لرزاند. لرزش اجسام و بعد لرزش ملکول­های هوا در نهایت به پرده گوش می­رسد و مغز آن را به عنوان صدا تفسیر می­کند. به امواجی صوتی با فرکانس­هایی بالاتر از محدوده شنوایی انسان، اولتراسوند، التراسونیک و یا فراصوت می­گویند. محدوده­ شنوایی انسان 20 هرتز تا 20 هزار هرتز است. محدوده فرکانس امواج مافوق صوت 40 کیلوهرتز تا چندین مگاهرتز می­باشد. این ارتعاشات به اندازه ای سریع هستند که توسط گوش انسان قابل شنیدن نیست.

از جمله کاربردهای امواج مافوق صوت می­توان به لیزر، تخلیه الکتریکی برای بهبود خواص سطحی افزایش نرخ باربرداری، سنجش فاصله، عمق مخزن، شستشوی دقیق ظروف آزمایشگاه، تعیین فشارخون بیمار، همگن کردن مواد مذاب، جوشکاری مواد غیر همجنس، ریخته­گری، تراشکاری، فرزکاری، سوراخکاری و غیره دارد.

 لزوم آشنایی با دستگاه­ های اولتراسونیک

در این مطلب به معرفی دستگاه های اولتراسونیک می پردازیم. دستگاه هایی که می­توان از آنها در کارخانه، ازمایشگاه، کارگاه و حتی خانه استفاده کرد. آیا می دانستید که در بسیاری از موارد بجای پیچ و مهره، چسب و نخ و سوزن می توان از امواج صوتی استفاده کرد و حتی با کمک همین امواج قطعات را تمیزکاری کرد؟با امواج التراسونیک یا به اصطلاح همان امواج صوتی با فرکانس بالا قادر هستیم با دقت و سرعت قابل توجهی، قطعاتی از جنس های مختلف را به هم متصل کنیم، آنها را برش دهیم، تمیز کنیم و حتی بسازیم!!

انواع دستگاه­های آلتراسونیک

در این مطلب سعی براین است که به صورت مختصر و خلاصه به برخی از جنبه های مهم دستگاه های التراسونیک اشاره کنیم. دستگاه های التراسونیک در 3 گروه دستی، رومیزی و صنعتی یا کارگاهی عرضه میشوند و به ما این امکان را میدهند که بهترین نتیجه را با صرف هزینه و زمان کمتر دریافت کنیم. از نظر نحوه ی کاربرد و عملکرد، دستگاه های التراسونیک به دو دسته تقسیم بندی می شوند. گروه اول از دستگاه های التراسونیک برای متصل کردن و یا بریدن قطعات به کار می روند. دسته پرکاربرد دیگریاز دستگاه های التراسونیک امکان پاکسازی قطعات را در اختیار ما قرار می دهند. از جمله فرآیندهای پرکاربردی که از التراسونیک استفاده می کنند میتوان به  دوختن، برش دادن، متصل کردن و تمیزکاری قطعات در صنایع بزرگ، کارگاه­ها و حتی منازل اشاره کرد.

به عنوان مثال می­توان برای متصل کردن قطعات، قراردادن مغزی فلزی در پوسته پلاستیکی، اتصال بند به ماسک­های پزشکی و تمیزکاری حفره های غیر قابل دسترس در قطعاتی که هندسه خاص دارند و شستشوی با کیفیت بهتر از دستگاه­­های التراسونیک کمک گرفت.

آیا باید حتما از مواد شوینده استفاده کرد؟

اکثر دستگاه­های التراسونیک برای شستشو از آب استفاده می­کنند ولی حضور یک شوینده مناسب سبب عملکرد بهتر و سریعتر آن خواهد شد. مایع تمیزکننده التراسونیک به طور خاص با هدف تمیز کردن کامل سطوح میکروسکوپی و دور از دسترس مورد استفاده قرار می­گیرد. این شوینده باید خنثی باشد زیرا محلول­های اسیدی و یا قلیایی خورندگی­هایی را در پایه IC بوجود خواهند آورد.

بهتر است از حلال­های غیر آبی کمتر استفاده شود و به محلول­های بر پایه آب اولویت داده شود چون در طی عملیات کاویتاسیون حرارت بالایی در دستگاه ایجاد می­شود و باید از محلول­های غیر قابل اشتعال استفاده شود. میزان مصرف هم نباید از حد مشخصی بیشتر باشد.

کاربرد­های فناوری التراسونیک

کاربردهای التراسونیک را می­توان به دو دسته­ی کلی تقسیم کرد

• استفاده از امواج فراصوت در جهت تاثیرگذاری یا ایجاد تغییرات
• استفاده از امواج فراصوت و بازتاب آن برای شناسایی

از کاربردهای فراصوت برای شناسایی می­توان به سونوگرافی و سونار اشاره کرد.این روش نسبت به عکس برداری با اشعه ایکس و روش­های مشابه کاملا بی خطر است.

کاربرد امواج اولتراسونیک

از امواج اولتراسونیک در زمینه های مختلفی می­توان استفاده کرد. از جمله کاربرد­های این امواج عبارتند از:

• لیزر و تولید بخار سرد
• تخلیه الکتریکی
• فرزکاری و تراشکاری و ریخته­گری
• شستشوی دقیق ظروف آزمایشگاهی
• سنجش عمق مخزن
• تعیین فشار خون بیمار
• همگن کردن مواد مذاب

امواج اولتراسونیک در پزشکی نیز کاربردهای فراوانی دارند از جمله: جراحی توسط چاقوی اولتراسونیک، تخریب سلول­های بدخیم، پیشگیری از پوسیدگی و عصب­کشی دندان­ها، شکستن سنگ کلیه، عمل آب مروارید چشم و …..

دوختن و اتصال با امواج اولتراسونیک

گروهی از دستگاه­های اولتراسونیک با هدف دوختن یا برش زدن واتصال قطعات عرضه می­شوند. این دستگاه­ها تنوع بسیار زیادی دارند و با عملکردهای متنوع و قیمت­های مختلفی در بازار­های هدف به فروش می­رسند. برخی ازین دستگاه­ها امکان دوختن پارچه­های بی بافت را فراهم می_­­کنند مثل پارچه­هایی که در تولید ماسک­های جراحی یا لباس­های کادر درمان استفاده می­شود. به عبارت بهتر پارچه­ها بین دو فک دستگاه قرار می­گیرند و یکی از فک­ها با فرکانس اولتراسونیک یعنی با سرعتی بیش از 20 هزار هرتز می­لرزد. از آنجایی که پارچه، بین این فک و فک دیگر تحت فشار است امواج اولتراسونیک این فرصت را می­یابند تا پارچه­هایی که بین این دو فک قرار گرفته اند را به طور موثری گرم کن. در نتیجه این فرایند، اتصالی محکم بین پارچه­ها ایجاد می­شود.

 انواع دستگاه­های التراسونیک

• حمام التراسونیک
• دوخت و برش التراسونیک
• سنسور التراسونیک
• جوش التراسونیک
• هموژنایزر التراسوینک

التراسونیک در خدمت تمیزکاری قطعات

حمام التراسونیک یا التراسونیک کلینر برای تمیزکاری قطعات ساخته می­شوند. این دستگاه­ها معمولا مجهز به مخزنی موسوم به وان هستند. مبدل امواج مافوق صوت(التراسونیک) در زیر وان قرار می­گیرد. این مبدل­ها لرزش­های التراسونیک را به وان منتقل می­کند و مایع درون وان را با سرعت زیادی به لرزش در می­آورد. این لرزش­ها سبب تولید حباب­های بسیار ریزی درون مایع می­شود. تولید شدن و ترکیدن این حباب­های بسیار ریز در اطراف سطح قطعه، آلودگی­های روی آن را جدا می­کند.

برای پاکسازی قطعات ظریف و یا قطعاتی که مجراها و روزنه های زیادی دارند و نمی­توان با روش­های معمول همه بخش­های آنها را تمیز کرد از این روش ایده آل می­توان استفاده کرد. حمام­های التراسونیک امکان شستشو و پاکسازی انواع قطعات، از تجهیزات پالایشگاه­ها گرفته تا قطعات خودرو و حتی برد­های مدار چاپی، مادربردها و ابزار­های پزشکی را فراهم می­کند. لازم به ذکر است از حمام­های التراسونیک برای عصاره­گیری و همگن سازی محلول­ها نیز استفاده می­شود. این دستگاه­ها در ابعاد و توان­های مختلفی ساخته می­شوند به طوریکه برخی از آنها را می­توان روی میز قرار داد.

حمام التراسونیک(Ultrasonic Bath)

یکی از مهم ترین و اساسی ترین کاربرد­های امواج فراصوت حمام التراسونیک است و همچنین یکی از جدیدترین وسیله­ها برای پاک کردن تجهیزات نیز می­باشد. این دستگاه در واقع شامل یک وان فلزی می­باشد که مقداری آب درون آن ریخته می­شود. دیسک­های پیزوالکتریک متصل به وان امواج فراصوت ایجاد می­کنند. این امواج می­توانند پیوند­های بین تکه­های کلوخه شده در محلول­ها را بشکنند و باعث افزایش کیفیت محلول شوند.

از کاربرد­های این دستگاه می­توان به تمیز کردن وسایل جراحی و جواهرات بسیا ظریف، ضدعفونی کردن، شستشوی قطعات مختلف انژکتورشویی و… اشاره کرد.

دستگاه­های شستشوی التراسونیک چگونه کار میکند؟

حمام التراسونیک استخری پر از آب یا مواد شوینده است که از کف یا دیواره­های آن امواج فراصوت آزاد می­شود.

نوسان سریع امواج صوتی درون مخزن آب باعث ایجاد موج­های کوچک و در نتیجه حباب­های میکروسکوپی می­شود. این حباب­ها تا اندازه­ی خاصی بزرگ می­شود و بعد بر اثر انفجار میکروسکوپی از بین میروند.

به این انفجار­های کوچک کاویتاسیون می­گویند. قدرت این انفجار­ها برای از بین بردن یا کندن کوچکترین ذره­ها از سطح کافیست.

کاویتاسیون تاثیر تمیزکنندگی شگفت انگیزی دارد. حباب­های تولید شده بر اثر کاویتاسیون مانند برس­های شستشوی میکروسکوپی هر سطحی را تمیز می­کنند. حتی الاینده­هایی که محکم به سطوح چسبیده یا در شکاف­های ریز پنهان شده­اند به راحتی از بین می­روند.

در این روش تمیزکنندگی، آلودگی­ها حتی بدون وجود محلول­های شیمیایی زدوده می­شوند اما بهتر است برای به دست اوردن راندمان شستشوی بهتر در شویندگی از محلول التراسونیک استفاده شود.

قدرت تمیزکنندگی دستگاه شستشوی التراسونیک بستگی به قدرت امواج تولید شده دارد. معمولا بین یک تا سی دقیقه زمان های شستشو با توجه به نوع آلودگی متغیر است.

هر چه قدرت دستگاه تمیزکننده التراسونیک بیشتر شود، تعداد حباب­های بیشتری تولید می­شود و قدرت پاک کنندگی بیشتر و سریع­تری خواهد شد. معمولا فرکانس 40 کیلوهرتزی برای اکثر شستشوها مناسب است.