شستشوی قطعات در حمام آلتراسونیک

در ویدئوی زیر نحوه استفاده از امواج آلتراسونیک برای ایجاد کاویتاسیون در یک مخزن حاوی سیال به منظور شستشوی قطعات نشان داده شده است. برای این کار از ترانسدیوسرها مخصوص شستشو استفاده می شود.

معرفی پدیده کاویتاسیون

به طور ساده، به فرایند شکل گیری و فروپاشی حباب های بسیار ریز در یک نقطه یا ناحیه از سیال کاویتاسیون گفته می شود. این حباب ها در اثر تغییر فشار یا دما در سیالات بوجود می آیند. عاملی که باعث تغییر دما یا فشار می شود، می تواند تغییر ناگهانی سرعت سیال، پرتو لیزر و یا اعمال نیروی متمرکز توسط امواج آلتراسونیک باشد. ایجاد کاویتاسیون در پمپ ها می تواند باعث خوردگی پره های پمپ شود و به این دلیل پدیده مضری شناخته می شود. ولی از این پدیده می توان بهره برداری مثبت نیز نمود. در اکثر کاربردهای آلتراسونیک مانند شستشوی قطعات در حمام آلتراسونیک، جرم گیری لوله های صنعتی و یا عصاره گیری از گیاهان، مبنای کار ایجاد کاویتاسیون در سیال بوسیله امواج آلتراسونیک می باشد. 

همانطور که در شکل مشاهده می شود، امواج پرقدرت آلتراسونیک در سیال حباب هایی به صورت جوانه ایجاد می کنند و این جوانه ها با قرار گرفتن در نوسان موج و یا به اصطلاح نواحی پرفشار و کم فشار موج، به تدریج رشد می کنند تا به یک اندازه بحرانی برسند و پس از آن منفجر می شوند و در نقطه انفجار دما و فشار بسیار بالایی تولید می کنند. زمانی که تعداد حباب ها زیاد باشد ، این دما و فشار بسیار بالا می تواند نیروی بسیار زیادی به هر ماده ای که در مجاورت محل انفجار است وارد کند.

وقتی که در سیال امکان ایجاد حباب و انفجار آن وجود دارد و یا به بیان دیگر در سیال امکان ایجاد کاویتاسیون وجود دارد اصطلاحاً گفته می شود که سیال در آستانه کاویتاسیون قرار دارد. نواحی پرفشار و کم فشاری که امواج آلتراسونیک در سیال ایجاد می کنند، فشار آکوستیک نام دارد. رابطه مستقیمی بین اندازه فشار آکوستیک و آستانه کاویتاسیون وجود دارد. در شبیه سازی بسیاری از کاربردها که نیاز است عملکرد ابزار آلتراسونیک در ایجاد کاویتاسیون در سیال مورد ارزیابی قرار گیرد، توانایی ابزار برای ایجاد فشار آکوستیک مورد ارزیابی قرار می گیرد. در نرم افزار کامسول این قابلیت وجود دارد که فشار آکوستیک تولید شده در سیال توسط ابزار آلتراسونیک شبیه سازی و تحلیل شود.