علم صوت - به معنای وسیع کلمه - تولید و دریافت انرژی به صورت ارتعاش در ماده است. اگر اتمها و ملکولهای شاره یا جامد از اوضاع طبیعی خود تغییر مکان یابند، نیروی الاستیک در آن پدید می آید که مربوط به سختی جسم است و می‌خواهد جسم را به حالت نخست بازگرداند؛ این را «نیروی برگرداننده» می گویند. تأثیر این نیروی الاستیک برگرداننده توأم با خاصیت اینرسی دستگاه ماده را برای ارتعاشهای نوسانی و - در نتیجه - تراگسیل موجهای آکوستیکی آماده می‌سازد. امواج صوتی امواج مادی است که ممکن است هم طولی و هم عرضی باشد. در شاره ها به صورت طولی است، و در محیطهای دیگر هم به صورت طولی و هم به صورت عرضی است؛ یعنی بر فرض اگر صوت وارد ماده ای جامد شود، به موج طولی و عرضی با سرعتهای متفاوت تجزیه می‌شود.
امواج ماورای صوت را به روشهای مکانیکی و الکتریکی و مغناطیسی می‌توان تولید کرد. ابزار مکانیکی تولید ماورای صوت عبارت است از: سیرن، سوتک گالتن، مولد الکتریکی، مولد مغناطیسی، نوسانگر پیزو الکتریک، نوسانگر مانیتواستریکتیو؛ در اینجا درباره برخی از آنها که کاربرد وسیعی دارند شرح مختصری می‌دهیم.
کاربرد ماورای صوت در تولید آلیاژها:
- در به هم آمیختن فلزات برای تولید آلیاژهای مناسب، از امواج ماورای صوت می توان بهره گرفت. روش استفاده به این ترتیب است که - به نسبتی که می خواهیم آلیاژ تهیه کنیم - فلزات مذاب را روی هم می ریزیم و آنها را در مسیر امواج با طول موج زیاد قرار می دهیم. در این صورت، جنبش ملکولی ذرات افزایش می یابد و فلزات با هم می آمیزند و در همین موقع است که مخلوط را بتدریج سرد می کنند و آلیاژ مورد نظر را به دست می آورند.
- «اشمید» و «ارت» - فیزیکداان آلمانی - از آزمایشهای خود درباره به هم آمیختن فلزات به نتایج جالبی رسیدند. آنها با عبور دادن ماورای صوت از دو فلز سرب و آلومینیوم آلیاژی تهیه کردند که ظرفیت چکشخواری و مفتول شدن آن بسیار زیاد بود. آنها توانستند سرب را به نسبت 25% در آلومینیوم پخش کنند. دانه های سرب پخش شده در آلومینیوم قطری در حدود 50 میکرون خواهد داشت.
تشخیص شکاف و حفره در فلزات:
پیش از این، پرتوهای ایکس را برای تشخیص ترکیدگی و وجود حفره های هوایی در فلزات به کار می برند؛ ولیکن در مورد قطعات خیلی ضخیم فلزات استفاده از این پرتوها عملی نیست؛ زیرا پرتوهای ایکس باعث جذب فلزات می شود، اما با استفاده از امواج ماورای صوت با طول موج بالا می توان محل شکاف یا حباب هوا را مشخص کرد.
سوراخ کردن مواد سخت:
چنانچه امواج ماورای صوت با طول موج بالا را در نقطه ای خاص از فلز یا بلوری متمرکز کنیم، انرژی این امواج سبب بالا رفتن دمای آن نقطه می شود و - در نتیجه - آن نقطه ذوب و به آسانی سوراخ می شود. برای سوراخ کردن مواد سخت، مته های مخصوص به کار می برند. در این مته ها، سر مته حرکت دورانی ندارد و تنها نوسان می کند.
سایر کاربردهای ماورای صوت در صنعت:
علاوه بر موارد بالا، امواج ماورای صوت را برای تعیین ضخامت فلزی در موقع کار و نیز جوش دادن فلزات و نیمه هادی ها به کار می برند. بعضی از انواع جوشکاری فقط با این امواج امکانپذیر است. برای نمونه، در کپسولهای فضایی بدنه داخلی از فولاد کرم نیکل و بدنه خارجی از آلومینیوم است که این دو قطعه به کمک امواج ماورای صوت انجام می شد.
0 نظر:
ارسال یک نظر