کاربرد فراصوت در صنعت

علم صوت - به معناي وسيع کلمه - توليد و تراگسيل و دريافت انرژي به صورت ارتعاش در ماده است. اگر اتمها و ملکولهاي شاره يا جامد از اوضاع طبيعي خود تغيير مکان يابند، نيروي الاستيک در آن پديد مي ايد که مربوط به سختي جسم است و می‌خواهد جسم را به حالت نخست باز گرداند. اين نيرو را «نيروي برگرداننده» مي گويند. تأثير اين نيروي الاستيک برگرداننده توأم با خاصيت اينرسي دستگاه ماده را براي ارتعاشهاي نوساني و در نتيجه تراگسيل موجهاي آکوستيکي مناسب می‌سازد. امواج صوتي امواجي مادي است که ممکن است طولي و هم عرضي باشد. در شاره ها، به صورت طولي است؛ و در محيطهاي ديگر هم به صورت طولي و هم به صورت عرضي است؛ يعني به فرض اگر صوت وارد ماده اي جامد شود، به موج طولي و عرضي با سرعتهاي متفاوت تجزيه می‌شود.

امواج فراصوت را می‌توان به روشهاي مکانيکي و الکتريکي و مغناطيسي توليد کرد. ابزار مکانيکي توليد فرا صوت عبارت است از:
سيرن ، مولد الکتريکي ، مولد مغناطيسي، نوسانگر پيزو الکتريک، نوسانگر مانيتواستريکتيو

 که درباره برخي از آنها که کاربرد وسيعي دارند شرح مختصري می‌دهيم.

کاربرد فرا صوت در توليد آلياژها:
از امواج فرا صوت مي توان در به هم آميختن فلزات براي توليد آلياژهاي مناسب بهره گرفت. روش استفاده به اين ترتيب است که - به نسبتي که مي خواهيم آلياژ تهيه کنيم - فلزات مذاب را روي هم مي ريزيم و آنها را در مسير امواج با طول موج زياد قرار مي دهيم. در اين صورت، جنبش ملکولي ذرات افزايش مي يابد و فلزات با هم مي آميزند و در همين موقع است که مخلوط را بتدريج سرد مي کنند و آلياژ مورد نظر را به دست مي آورند.

«اشميد» و «ارت»، فيزيکدانان آلماني، از آزمايشهاي خود درباره به هم آميختن فلزات به نتايج جالبي رسيدند. آنها با عبور دادن فرا صوت از دو فلز سرب و آلومينيوم آلياژي تهيه کردند که کارايي چکش خواري و مفتول شدن آن بسيار زياد بود. آنها توانستند سرب را به نسبت 25% در آلومينيوم پخش کنند. دانه هاي سرب پخش شده در آلومينيوم قطري در حدود 50 ميکرون خواهد داشت.

تشخيص شکاف و حفره در فلزات:
پيش از اين، پرتو ايکس را براي تشخيص ترکيدگي و وجود حفره هايي هوايي در فلزات به کار مي برند؛ ولي در مورد قطعات خيلي ضخيم فلزات استفاده از اين پرتو عملي نيست؛ زيرا پرتو ايکس جذب فلزات مي شود، اما با استفاده از امواج فرا صوت با طول موج بالا مي توان محل شکاف يا حباب هوا را مشخص کرد.

سوراخ کردن مواد سخت:
چنانچه امواج فرا صوت با طول موج بالا را در نقطه اي خاص از فلز و يا بلوري متمرکز کنيم، انرژي اين امواج سبب بالا رفتن دماي آن نقطه مي شود و - در نتيجه - آن نقطه ذوب مي شود و به آساني سوراخ مي گردد. براي سوراخ کردن مواد سخت، مته هاي مخصوص به کار مي برند. در اين مته ها، سر مته حرکت دوراني ندارد و تنها نوسان مي کند.

ساير کاربردهاي فرا صوت در صنعت:
علاوه بر موارد بالا، امواج فرا صوت را براي تعيين ضخامت فلزي در موقع کار و نيز جوش دادن فلزات و نيمه هادي ها به کار مي برند. بعضي از انواع جوشکاري فقط با اين امواج امکانپذير است. براي نمونه، در کپسولهاي فضايي بدنه داخلي از فولاد کرم نيکل و بدنه خارجي از آلومينيوم است که اين دو قطعه به کمک امواج فرا صوت انجام مي شود.

منبع :تله تكست سيماي جمهوري اسلامي ايران