Prinzip der Ultraschallprüfung

Kürzer als gewöhnliche Schallwellen machen Ultraschallwellenlängen eine gute Richtung, aber auch durch das undurchsichtige Material ist dieses Merkmal in der Ultraschallprüfung, der Dickenmessung, der Entfernungsmessung, der Fernsteuerung und der Technologie der Ultraschallbildgebung weit verbreitet. Ultraschallbildgebung ist eine Technologie, die Ultraschall verwendet, um das innere Bild von undurchsichtigen Objekten darzustellen. Von dem Wandler einer akustischen Ultraschalllinse, der auf eine undurchsichtige Probe fokussiert war, war der von den Probendurchgängen getragene Ultraschall als Teil der Information (wie etwa die Fähigkeit zur Reflexion, Absorption und Streuung von Schallwellen), wobei die akustische Linse auf piezoelektrischen Empfängern zusammenläuft elektrischer Signal-Eingangsverstärker, der das Scansystem verwendet, kann ein undurchsichtiges Musterbild auf dem Bildschirm anzeigen lassen. Das Gerät wird Ultraschallmikroskop genannt. Die Ultraschall-Bildgebungstechnologie wurde weithin in der medizinischen Untersuchung eingesetzt, bei der Herstellung einer mikroelektronischen Vorrichtung, die zur Inspektion von integrierten Schaltungen in großem Maßstab verwendet wird, werden Legierungen mit verschiedenen Zusammensetzungen im Bereich der Materialwissenschaften und Korngrenzen usw. angezeigt. Die akustische Holographie ist Ultraschall Interferenzprinzip des Aufnehmens und Reproduzierens des dreidimensionalen Bildes der opaken akustischen Bildgebungstechnologie, sein Prinzip und die optische Holographie sind im Grunde das gleiche, nur die Aufzeichnung bedeutet etwas anderes (siehe Holographie). Mit der gleichen Ultraschallsignalmotivation werden zwei Schallwandler in einer Flüssigkeit platziert, sie stoßen zwei kohärente Ultraschallstrahlen aus: Ein Strahl durch das untersuchte Objekt wird zu einer Welle, einer Ansammlung von Referenzwellen. Objektwellen- und Referenzwellenkohärentes Überlagerungs-Akustikhologramm, das sich auf der Oberfläche der Flüssigkeit gebildet hat, mit einem Laserstrahl-Akustikhologramm, unter Verwendung einer Laserreflexion auf einem akustischen Hologrammbeugungseffekt und in der Regel mit einer Kamera und Fernsehgeräten zur Echtzeitbeobachtung .

Die Bedeutung der Ultraschallreinigung

Ultraschall-Reinigungseffekt ist mehr als eine menschliche Hörübertragungswelle in der Flüssigkeit. Wenn die Ultraschallausbreitung in dem Reinigungsmittel aufgrund der Schallwelle eine Longitudinalwelle ist, kann eine Longitudinalwelle, die die Rolle des Mediums fördert, Flüssigkeitsdruckänderungen bewirken, was zu vielen winzigen Vakuumblasen führt, die als "Kavitationseffekt" bezeichnet werden. Wenn das Blasenkompressionsstrahlen kräftigen Aufprall erzeugen kann, kann bei der Fixierung von Gegenständen innerhalb der Ecke Schmutz verstreut werden, und der Waschwirkungseffekt wird aufgrund der Länge der Ultraschallfrequenz takanami stark durchdringender Kraft, also eines Risses oder eines Risses versteckte komplexe Struktur der Reinigung, kann erstaunliche Waschwirkung erzielen

Die Ultraschallreinigung beruht auf Kavitation, dh in der Reinigungsflüssigkeit bei der schnellen Bildung zahlreicher Blasen und schneller Implosion. Durch den entstehenden Schock wird der Schmutz von der Innen- und Außenfläche des in die Reinigungslösung eingetauchten Werkstücks abgestreift. Mit der Erhöhung der Ultraschallfrequenz nimmt die Anzahl der Blasen zu und der Strahlaufprall wird geschwächt. Hochfrequenz-Ultraschall eignet sich daher besonders zur Reinigung von Schmutzpartikeln, ohne die Oberfläche des Werkstücks zu zerbrechen. Die Ausdehnung von Kavitationsblasen und die Explosionsblasen werden durch Anlegen von hochfrequenten (Ultraschall) Schallwellen an Flüssigkeiten erzeugt. Jedes Ultraschallreinigungssystem muss daher aus drei Grundelementen bestehen: Cheng-Fang-Reinigungsflüssigkeit im Tank wandelt elektrische Energie in mechanische Energie des elektrischen Hochfrequenz-Signalwandlers und des Ultraschallgenerators um.

Wandler und Generatoren

Der wichtigste Teil des Ultraschallreinigungssystems ist der Schallkopf. Es gibt zwei Arten von Wandlern, eine ist ein magnetischer Wandler, der aus Nickel oder einer Nickellegierung besteht. Ein piezoelektrischer Wandler aus Blei-Zirkonat-Titanat oder anderen Keramiken.

Wenn ein piezoelektrisches Material in ein elektrisches Feld mit variierender Spannung gebracht wird, verformt es sich. Dies wird als "piezoelektrischer Effekt" bezeichnet. Magnetwandler dagegen bestehen aus Materialien, die sich in einem sich ändernden Magnetfeld verformen. Unabhängig davon, welche Art von Wandler verwendet wird, ist der grundlegende Faktor in der Regel die Intensität des Kavitationseffekts.

Ultraschallwellen sind wie andere Schallwellen eine Reihe von Druckpunkten, eine Welle, die abwechselnd komprimiert und ausgedehnt wird (siehe unten). Wenn die Schallenergie stark genug ist, wird die Flüssigkeit in der Expansionsphase der Welle weggedrückt und es bilden sich Blasen. In der Kompressionsphase der Welle platzen diese Blasen sofort oder implodieren sofort in der Flüssigkeit, wodurch eine sehr effektive Aufprallkraft erzeugt wird, die insbesondere zur Reinigung geeignet ist. Dieser Vorgang wird Kavitation genannt. Schallwellen der Kompression und Expansion werden theoretisch analysiert, der Stoß der Kavitationsblase erzeugt einen Druck von mehr als 10000 psi und die hohe Temperatur von 20000 ° F (11000 ° C), und im Augenblick bricht die Explosion schnell nach außen. Die Energie, die durch eine einzige Kavitationsblase freigesetzt wird, ist sehr gering, aber jede Sekunde für Millionen von Kavitationsblasen platzt gleichzeitig der kumulative Effekt sehr stark aus und erzeugt die starke Auswirkung der Verschmutzung der Oberfläche der Werkstückoberfläche. Dies sind alle Eigenschaften der Ultraschallreinigung. Wenn die Ultraschallenergie groß genug ist, kommt es überall in der Reinigungslösung zu Kavitation, so dass Ultraschall kleine Risse und Löcher effektiv reinigen kann. Kavitation fördert auch chemische Reaktionen und beschleunigt die Auflösung von Oberflächenmembranen. Aber nur in einem bestimmten Bereich ist der Flüssigkeitsdruck niedriger als der Gasdruck im Inneren einer Blase, der zu Kavitationserscheinungen in dem Bereich führt, so dass die vom Wandler erzeugte Ultraschallwellenamplitude groß genug ist, um diese Bedingung zu erfüllen. Die zur Erzeugung von Kavitation erforderliche Mindestleistung wird als kritischer Punkt der Kavitation bezeichnet. Unterschiedliche Flüssigkeiten haben unterschiedliche kritische Punkte der Kavitation, daher muss die Ultraschallenergie den kritischen Punkt überschreiten, um den Reinigungseffekt zu erreichen. Das heißt, Kavitationsblasen können nur erzeugt werden, wenn die Energie den kritischen Punkt für die Ultraschallreinigung überschreitet.

Bedeutung der Häufigkeit

Geräusche entstehen, wenn die Arbeitsfrequenz niedrig ist (im Bereich des menschlichen Gehörs). Wenn die Frequenz weniger als 20 kHz beträgt, wird das Arbeitsgeräusch nicht nur sehr hoch, sondern kann auch den Sicherheitsgeräuschgrenzwert überschreiten, der durch das Arbeitsschutzgesetz oder andere Vorschriften festgelegt ist. Bei Anwendungen, bei denen eine hohe Leistung erforderlich ist, um Schmutz zu entfernen, ohne die Oberflächenbeschädigung des Werkstücks zu berücksichtigen, wird üblicherweise eine niedrigere Reinigungsfrequenz im Bereich von 20 kHz bis 30 kHz gewählt. Die Reinigungshäufigkeit innerhalb dieses Frequenzbereichs wird häufig zum Reinigen großer, schwerer oder dichter Materialien verwendet. Der 20-kHz-Magnetwandler und der 25-kHz-piezoelektrische Wandler für Kavitations-Relativstärke bis 40-kHz-Frequenzen werden üblicherweise zum Reinigen kleinerer, komplexerer Teile oder zum Entfernen winziger Partikel verwendet. Hohe Frequenzen werden auch in Anwendungen verwendet, bei denen die Oberfläche des Werkstücks nicht beschädigt werden darf. Die Verwendung hoher Frequenzen verbessert die Reinigungsleistung auf verschiedene Weise. Mit zunehmender Frequenz nimmt die Anzahl der Kavitationsblasen linear zu, wodurch stärkere Stoßwellen erzeugt werden, die es ihnen ermöglichen, in kleinere Lücken einzudringen. Wenn die Leistung konstant bleibt und die Kavitationsblasen abnehmen, nimmt die von den Kavitationsblasen freigesetzte Energie entsprechend ab, wodurch die Beschädigung der Werkstückoberfläche wirksam verringert wird. Ein weiterer Vorteil der hohen Frequenzen besteht darin, dass sie die viskose Grenzschicht (Bernoulli-Effekt) reduzieren, wodurch der Ultraschall extrem kleine Partikel "erkennen" kann. Diese Situation ähnelt der von kleinen Felsen am Boden eines klaren Baches, wenn der Wasserstand im Bach abfällt. Das Unternehmen bietet einen Bereich von Zwischenfrequenzen von 40 kHz, 80 kHz, 120 kHz und 170 kHz an. Bei der Reinigung extrem kleiner Partikel können Produkte mit einer Frequenz von 350 kHz ausgewählt werden. Das Unternehmen hat kürzlich ein MicroCoustics-System für solche Anlässe mit einer Frequenz von 400 kHz eingeführt.