التنظيف بالموجات فوق الصوتية هو تقنية فعالة للغاية تستخدم في مختلف الصناعات لتنظيف الأشياء الحساسة والمعقدة.التي تعتمد على التنظيف الميكانيكي أو المذيبات الكيميائيةتنظيف الموجات فوق الصوتية يستخدم موجات صوتية عالية التردد لإزالة الملوثات من الأسطحتنتج تأثير تنظيف قوي من خلال عملية تسمى التجويفتعتمد فعالية التنظيف بالموجات فوق الصوتية بشكل كبير على آلية الاهتزاز، التي يتم إنشاؤها أساسا من قبل محولات الموجات فوق الصوتية.
في هذه المقالة، سوف نستكشف كيفية توليد آلات التنظيف بالموجات فوق الصوتية واستخدام الاهتزاز، ودور المحولات بالموجات فوق الصوتية في هذه العملية،والعلاقة بين الاهتزاز والجفاف في تحقيق نتائج التنظيف المثلى.
في جوهر عمل آلة التنظيف بالموجات فوق الصوتية هو توليد موجات صوتية عالية الترددعادة في نطاق 20 كيلو هرتز إلى 40 كيلو هرتز (على الرغم من أن الترددات تصل إلى عدة ميغا هرتز تستخدم في بعض الأحيان للتنظيف الحساس جدا)هذه الموجات الصوتية يتم إنشاؤها بواسطة عملية تعرف باسمالاهتزازات الكهربائيةأوالاهتزاز المغناطيسي.
التكنولوجيا الأكثر شيوعًا المستخدمة لتوليد اهتزازات بالموجات فوق الصوتية هيمحولات بييزو كهربائيةتتكون هذه المحولات من بلورات بييزو كهربائية أو عناصر سيراميكية تتغير شكلها عند تطبيق تيار كهربائي.والتي يتم توفيرها عادة بواسطة مولد طاقة، يسبب كريستالات المحول لتوسيع وتقلص، وبالتالي توليد اهتزازات ميكانيكية عالية التردد.
الميزة الرئيسية للمحولات الكهربائية هي قدرتها على إنتاج موجات صوتية ثابتة عالية التردد مع التحكم الدقيق.يتم نقل الاهتزازات الناتجة عن المحولات إلى محلول التنظيف (عادة الماء مختلط مع عامل تنظيف)، حيث ينتشرون كموجات صوتية.
في بعض أنظمة التنظيف بالموجات فوق الصوتيةمحولات مغناطيسيةتستخدم هذه المحولات بدلاً من البلورات الكهربائية. تعتمد هذه المحولات على التأثير المغناطيسي ، حيث تتغير الشكل عندما تتعرض المادة للحقل المغناطيسي.عندما يتم تمرير التيار المتبادل من خلال لفائف من محول مقناطيسيعلى الرغم من أنها أقل شيوعًا من المحولات الكهربائية، إلا أن الأنظمة المقاومة المغناطيسية فعالة أيضًا في توليد اهتزازات بالموجات فوق الصوتية.
بمجرد أن ينتج المحولات فوق الصوتية موجات صوتية عالية التردد، هذه الاهتزازات تنتقل عبر محلول التنظيف.وكثافة الاهتزازات داخل السائل أمر حاسم لعملية التنظيفالموجات الصوتية عالية التردد تسبب تقلبات سريعة في الضغط ودرجة الحرارة داخل السائل مما يؤدي إلى تكوين فقاعات مجهريةالتجويف.
يلعب التجويف دورًا رئيسيًا في عمل التنظيف في آلات الموجات فوق الصوتية. تغيرات الضغط السريعة الناجمة عن الاهتزاز تسبب في تشكيل السائل وانهيار فقاعات صغيرة.عندما تنهار بالقرب من سطح الكائن الذي يتم تنظيفه، تنتج موجات الصدمة القوية وقوى القطع العالية، مما يؤدي بفعالية إلى إزالة الأوساخ والزيوت والدهون وغيرها من الملوثات من سطح الكائن.
التجويف يشير إلى تشكيل النمو والانهيار العنيف لفقاعات صغيرة داخل السائل هذه العملية هي مفتاح التنظيف بالموجات فوق الصوتيةلأنها مسؤولة عن العمل الميكانيكي الذي يزيل الملوثات من الأسطح.
تعتمد فعالية التجويف على عدة عوامل، بما في ذلك تردد موجات الموجات فوق الصوتية، وقوة المحول، وخصائص محلول التنظيف.ترددات أعلى (eعلى سبيل المثال ، 1 ميغاهرتز) تميل إلى إنتاج فقاعات أصغر ، والتي هي أفضل لتنظيف الأجسام الحساسة. الترددات المنخفضة (على سبيل المثال ، 20 كيلو هرتز) تنتج فقاعات أكبر مع تأثيرات تجويف أقوى ،مناسبة لتنظيف الأجسام المتسخة بشدة.
في حين أن مبدأ التهاب القائم على الاهتزاز بسيط ، فإن العديد من العوامل تؤثر على كفاءة عملية التنظيف في آلة التنظيف بالموجات فوق الصوتية. وتشمل هذه العوامل:
تردد الاهتزازات بالموجات فوق الصوتية له تأثير كبير على كل من كثافة ودقة التنظيف. الترددات المنخفضة (حوالي 20 كيلو هرتز) تولد فقاعات التجويف الأكثر كثافة،التي هي أفضل لإزالة الملوثات الكبيرة ولكن يمكن أن تكون قاسية على الأسطح الحساسةتنتج الترددات العالية (40 كيلو هرتز إلى 1 ميغاهرتز) فقاقيعًا أكثر دقة، وهي أكثر لطافة وفعالية للتنظيف الدقيق، مثل في تنظيف الأجهزة الطبية أو الإلكترونية.
طاقة الخروج من المحول تحدد كثافة الاهتزازات بالموجات فوق الصوتيةوالتي يمكن أن تحسن من كفاءة التنظيف ولكن قد تسبب ضررًا للأشياء الحساسة إذا لم يتم التحكم فيها بشكل صحيحفي عمليات التنظيف الصناعي، حيث يجب إزالة كميات كبيرة من الملوثات، غالبا ما يفضل استخدام طاقة أعلى.
تلعب درجة الحرارة دوراً حيوياً في كفاءة التنظيف بالموجات فوق الصوتية. مع ارتفاع درجة حرارة محلول التنظيف، تنخفض لزجة الملوثات، مما يسمح بإزالةها بسهولة.درجة الحرارة تؤثر أيضا على التجويفعند درجات حرارة أعلى، تصبح عملية التجويف أكثر كفاءة، وتنهار الفقاقيع بقوة أكبر، مما يزيد من قوة التنظيف.درجات الحرارة المرتفعة بشكل مفرط يمكن أن تؤذي المكونات الحساسة، لذلك التحكم في درجة الحرارة أمر بالغ الأهمية
نوع محلول التنظيف المستخدم يؤثر أيضا على عملية الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية.المحلولات التي تحتوي على المواد السطحية النشطة أو المذيبات تعزز عملية التجويف عن طريق تقليل التوتر السطحي للسائل، مما يسمح بتشكيل الفقاقيع بسهولة أكبر. يؤثر تكوين المحلول على مدى فعالية إزالة الملوثات ، وتم تصميم بعض الحلول لاستهداف أنواع محددة من الحطام ،مثل الزيوتأو الدهون أو الجسيمات
آلية الاهتزاز في آلات التنظيف بالموجات فوق الصوتية لديها العديد من التطبيقات الهامة:
في الختام، الاهتزاز في آلات التنظيف بالموجات فوق الصوتية، التي تنتجها المحولات بالموجات فوق الصوتية، هي الآلية الرئيسية وراء قوة التنظيف لهذه الأنظمة.بإدخال موجات صوتية عالية التردد في محلول التنظيف، آلات الموجات فوق الصوتية تخلق التجويف، والذي ينتج موجات صدمة مجهرية قوية التي تخرج الملوثات من الأسطح.كفاءة هذه العملية تتأثر بعوامل مثل التردد، والطاقة، ودرجة الحرارة، ونوع المحلول، والتي يجب أن تكون الأمثل لتتناسب مع احتياجات التنظيف المحددة للمواد التي يتم تنظيفها.يمثل تقنية تنظيف متطورة وفعالة للغاية مع تطبيقات واسعة في العديد من الصناعات.
