تحليل اثنين من خصائص العمل المختلفة المستخدمة بواسطة الخالط بالموجات فوق الصوتية

يستخدم المجانس بالموجات فوق الصوتية التجويف والتأثيرات الفيزيائية الأخرى للموجات فوق الصوتية في السائل لتحقيق تأثير التجانس. الموجات فوق الصوتية هي عملية انتشار للاهتزاز الميكانيكي في وسط. تتميز بخصائص التجميع والتوجيه والانعكاس والإرسال. ينتج بشكل أساسي شكلين من الاهتزازات في الوسط ، وهما الموجات المستعرضة والموجات الطولية. يمكن إنشاء الأول فقط في المواد الصلبة ، ويمكن إنتاج الأخير في المواد الصلبة والسائلة والغازية.

يعني التجويف أنه تحت تأثير الموجات فوق الصوتية ، ينتج السائل تجاويف أو فقاعات صغيرة في الأماكن الأضعف ، وتنبض الفقاعات الصغيرة مع الموجات فوق الصوتية. ينتج التجويف بالموجات فوق الصوتية أيضًا عملًا ميكانيكيًا قويًا ينتج عنه نفث سريع أو اندفاع صوتي بالقرب من الواجهة الصلبة ، مما يخلق موجة صدمة قوية في السائل. التأثير المادي يعني أن الموجات فوق الصوتية يمكن أن تشكل إثارة وتدفق فعالين في السائل لتدمير بنية الوسط وتحطيم الجزيئات في السائل ، ويرجع ذلك أساسًا إلى الاصطدام بين السوائل وتدفق الطور الدقيق وموجة الصدمة.

من الناحية النظرية ، قد ينتج عن انفجار فقاعة التجويف ضغوطًا تزيد عن 10 و 000 psi ودرجات حرارة تبلغ 20 000 درجة فهرنهايت (11 000 درجة) ، وسوف تشع موجة الصدمة بسرعة إلى الخارج في اللحظة التي انفجر فيها. الطاقة المنبعثة من فقاعة تجويف واحدة صغيرة جدًا ، لكن ملايين فقاعات التجويف تنفجر في نفس الوقت كل ثانية. سيكون التأثير التراكمي قويًا جدًا ، وستقوم قوة التأثير القوية بتقشير الأوساخ على سطح قطعة العمل. ، وهو ما يميز جميع عمليات التنظيف بالموجات فوق الصوتية.

إذا كانت طاقة الموجات فوق الصوتية كبيرة بدرجة كافية ، فسيحدث التجويف في كل مكان في سائل التنظيف ، لذلك يمكن للموجات فوق الصوتية تنظيف الشقوق والثقوب الصغيرة بشكل فعال. يعزز التجويف أيضًا التفاعلات الكيميائية ويسرع في إذابة الطبقة السطحية. ومع ذلك ، فقط عندما يكون ضغط السائل في منطقة معينة أقل من ضغط الغاز في الفقاعة سيحدث تجويف في هذه المنطقة ، لذلك يمكن تلبية هذه الحالة عندما تكون سعة الموجات فوق الصوتية الناتجة عن المحول كبيرة بدرجة كافية. تسمى الطاقة الصغيرة المطلوبة لتوليد التجويف بالنقطة الحرجة للتجويف. السوائل المختلفة لها نقاط حرجة مختلفة للتجويف ، لذلك يجب أن تتجاوز الطاقة فوق الصوتية هذه النقطة الحرجة لتحقيق تأثير التنظيف. وهذا يعني أنه فقط عندما تتجاوز الطاقة النقطة الحرجة يمكن إنشاء فقاعات تجويف للتنظيف بالموجات فوق الصوتية.