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Vues : 70 Auteur : Éditeur du site Heure de publication : 2019-08-15 Origine : Site
Lorsque l'énergie ultrasonique agit sur le milieu, elle provoque une vibration fine et à grande vitesse des particules et produit des changements de grandeurs mécaniques telles que la vitesse, l'accélération, la pression acoustique et l'intensité sonore, provoquant ainsi des effets mécaniques. Les ultrasons sont une forme de transmission d’énergie mécanique liée au processus ondulatoire et produisant un effet linéaire de vibration. Lorsque l'onde ultrasonore se propage dans le milieu, l'amplitude de déplacement des particules est très faible, mais l'accélération des particules provoquée par les ultrasons est très grande.
Si une onde ultrasonore de 20 kHz et 1 W/cm 2 se propage dans l'eau, l'amplitude de pression acoustique produite est de 173 kPa, ce qui signifie que l'amplitude de pression acoustique varie 20 000 fois entre le positif et le négatif de 173 kPa par seconde. L'accélération maximale des particules atteint 1 440 km/s 2, soit environ 1 500 fois l'accélération gravitationnelle. Ainsi, le mouvement mécanique intense et changeant rapidement est celui des ultrasons de puissance. Effet de vibration mécanique.
Lorsque le milieu ultrasonique n'est pas un milieu en couches homogène (tel qu'un tissu biologique, un corps humain, etc.), l'impédance acoustique différente de chaque couche provoquera la réflexion et la formation d'une onde stationnaire. Le ventre et le nœud de la vague stationnaire provoqueront un changement de pression, de tension et d'accélération. Étant donné que la masse des différentes particules du milieu (par exemple les molécules biologiques) est différente, la vitesse de vibration provoquée par le changement de pression est différente. Le changement de pression provoqué par le mouvement relatif des particules moyennes est une autre raison de l’effet mécanique ultrasonique. Les effets mécaniques des ultrasons doivent être utilisés pour le traitement (perçage, découpe, compactage, renforcement de surface, soudage, nettoyage, polissage et élimination des films et saletés indésirables, etc.) et pour accélérer d'autres processus tels que la dispersion, l'homogénéisation, l'émulsification, le broyage et la stérilisation.
L'action mécanique des ultrasons a été largement utilisée en production. Voici quelques exemples :
Les vibrations ultrasoniques à haute fréquence et la pression de rayonnement peuvent former une agitation et un écoulement efficaces du gaz et du liquide. Le jet puissant et le micro-rinçage local produits par la vibration des bulles de cavitation sur la surface solide peuvent réduire considérablement la tension superficielle et la friction du liquide et détruire la couche limite de l'interface solide-liquide, obtenant ainsi l'effet que l'agitation mécanique basse fréquence ordinaire ne peut pas obtenir. Cette fonction constitue la base physique de la pénétration des médicaments, du guidage des cosmétiques sur la peau, du dégazage par ultrasons, du mélange et du raffinement des aliments et des cosmétiques.
En utilisant les effets de pression et de température élevée des vibrations et de la cavitation ultrasoniques, deux types de liquides, deux types de solides ou une interface liquide-solide, liquide-gaz, se produisent par pénétration de molécules, formant de nouvelles propriétés matérielles. Le soudage par ultrasons des métaux ou des plastiques, l'émulsification par ultrasons, le nettoyage et l'atomisation peuvent être classés comme tels.
L'onde de choc locale produite après la fermeture des bulles de cavitation peut écraser les particules présentes dans le liquide et les raffiner ; rendre la cristallisation uniforme ; disperser les gouttelettes d'émulsion grosses et inégales en petits agents uniformes (tels que des agents de contraste médicaux, des agents de traitement du cancer, etc.) ; et incluent même le rôle de l’ablation du thrombus.
Les vibrations ultrasoniques peuvent faire bouger les particules en suspension à différentes vitesses dans les milieux gazeux et liquides, augmenter le risque de collision ou utiliser une onde stationnaire pour les faire tendre vers le ventre de l'onde, provoquant ainsi une condensation. La collecte de poussières dans les conduits de fumée et les précipitations artificielles peut appartenir à cette catégorie.
En raison de la forte accélération des vibrations ultrasonores et de la corrosion acoustique de la cavitation, un usinage de précision spécial de matériaux durs et cassants (pierres précieuses, céramiques, verre, aimants, etc.) peut être réalisé.
Une impulsion ultrasonique de haute intensité peut être utilisée pour écraser les reins et les calculs biliaires sans endommager les tissus mous.
