Sóng siêu âm xuất hiện ngày càng nhiều trong đời sống hiện đại, từ y học, làm sạch thiết bị đến đo đạc công nghiệp. Mặc dù được ứng dụng rộng rãi, không phải ai cũng hiểu cách tạo ra sóng siêu âm và vì sao nó có khả năng xuyên sâu hoặc làm sạch mạnh mẽ như vậy. Cùng Vina Good Tech tìm hiểu bản chất của công nghệ này, khám phá nguyên lý hình thành sóng siêu âm và các phương pháp phổ biến dùng để tạo ra chúng ngay sau đây.
Sóng siêu âm là gì?
Để hiểu cách tạo ra sóng siêu âm, trước hết cần nắm được bản chất của loại sóng này. Sóng siêu âm thực chất là sóng âm nhưng có tần số cao hơn giới hạn tai người có thể nghe.
Siêu âm có tần số lớn hơn 20 kHz. Tuy con người không nghe được nhưng các sinh vật như dơi hoặc cá heo sử dụng siêu âm để định vị. Trong kỹ thuật, siêu âm được khai thác nhờ khả năng truyền trong vật chất và phản xạ rõ ràng khi gặp bề mặt khác nhau.
Do có bước sóng ngắn, siêu âm mang lại độ chính xác cao. Tính chất này giúp nó ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như kiểm tra vật liệu, đo độ dày, chẩn đoán y khoa hay làm sạch vi điểm.
>> Xem thêm:
Nguyên lý tạo ra sóng siêu âm
Sóng siêu âm được tạo ra từ các bộ phận chuyên dụng trong thiết bị, thường là cực hàn sonotrode. Sonotrode đóng vai trò là bộ chuyển đổi tín hiệu điện áp thành dao động cơ học có cùng tần số, từ đó sinh ra sóng siêu âm.
Khi sóng siêu âm lan truyền trong dung dịch làm sạch, chẳng hạn nước hoặc dung dịch nước kết hợp chất tẩy rửa chuyên dụng, hiện tượng cavitation xảy ra: các bong bóng vi mô hình thành, chuyển động trong dung dịch và nổ tung. Hiệu ứng này tạo ra năng lượng cơ học và nhiệt độ lớn tại điểm tiếp xúc, đủ mạnh để loại bỏ dầu mỡ, bụi bẩn và các chất ô nhiễm bám trên bề mặt, kể cả trong các khe hở nhỏ mà cách vệ sinh thông thường khó chạm tới.
Tần số sóng siêu âm và kích thước bong bóng
Tần số sóng siêu âm quyết định kích thước và số lượng bong bóng trong dung dịch, từ đó ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả làm sạch. Cụ thể là:
Kích thước và số lượng bong bóng theo tần số
Khi sử dụng tần số thấp, khoảng 20-25 kHz, bong bóng có kích thước lớn, năng lượng mỗi bong bóng cao, thích hợp làm sạch vật liệu lớn hoặc bề mặt cứng. Tuy nhiên, số lượng bong bóng sẽ ít hơn so với tần số cao. Ngược lại, tần số cao từ 40 kHz trở lên tạo ra bong bóng nhỏ, số lượng nhiều, dễ tiếp cận các khe hở, bề mặt phức tạp nhưng năng lượng mỗi bong bóng thấp hơn.
Các mức tần số phổ biến và ứng dụng
- 25 kHz: Tần số mạnh mẽ nhất để loại bỏ vết bẩn bám cứng, nhưng không thích hợp cho vật liệu nhạy cảm như thủy tinh, gương hoặc nhôm mỏng.
- 40 kHz: Tần số phổ biến, phù hợp với hầu hết vật liệu và thiết bị rửa siêu âm cơ bản hoặc thông minh.
- 80 kHz: Dùng cho các chi tiết phức tạp, nhiều khe hở, yêu cầu bong bóng siêu nhỏ để loại bỏ ô nhiễm ở nơi khó tiếp cận.
- 120 kHz & Megasonic: Ít phổ biến, dùng cho các bộ phận cực nhạy hoặc quá trình làm sạch cuối cùng cần loại bỏ bụi hạt siêu nhỏ. Thời gian sản xuất thiết bị có thể kéo dài 15-20 ngày theo yêu cầu tùy chỉnh.
>> Xem thêm:
Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả sóng siêu âm
Hiệu quả làm sạch bằng sóng siêu âm không chỉ phụ thuộc vào tần số mà còn nhiều yếu tố khác.
Áp lực và nhiệt độ
Áp lực từ bên ngoài có thể hỗ trợ bong bóng phát triển mạnh hơn. Dòng máy siêu âm hiện đại thường tích hợp chức năng gia nhiệt dung dịch, giúp tăng tốc độ loại bỏ bụi bẩn. Tuy nhiên, gia nhiệt quá cao có thể làm giảm hiệu năng chất tẩy rửa hoặc gây hư hỏng các bộ phận bằng cao su, nhựa.
Hóa chất tẩy rửa
Chất lượng và nồng độ dung dịch tẩy rửa cũng đóng vai trò quan trọng. Dung dịch chuyên dụng siêu âm không chỉ giúp tăng hiệu quả loại bỏ bụi bẩn mà còn đảm bảo bong bóng hình thành đều, hoạt động hiệu quả trong dung dịch.
Tần số siêu âm phù hợp với mục đích
Lựa chọn tần số cần cân nhắc vật liệu, kích thước và hình dạng của vật thể. Vật có khe hẹp nên dùng tần số cao, vật lớn nên dùng tần số thấp để tạo bong bóng mạnh. Việc lựa chọn tần số hợp lý giúp tối ưu hóa năng lượng giải phóng, thời gian làm sạch và tránh gây hư hỏng vật liệu.
Hiểu cách tạo ra sóng siêu âm và các yếu tố ảnh hưởng giúp bạn sử dụng thiết bị hiệu quả hơn. Trong thực tế, sóng siêu âm được ứng dụng rộng rãi: từ làm sạch linh kiện điện tử, dụng cụ y tế, bồn rửa công nghiệp, phụ tùng xe, đến các chi tiết cơ khí, khuôn mẫu hay đồ thủy tinh. Nếu chưa biết chọn thiết bị nào, hãy liên hệ với Vina Good Tech để được tư vấn sản phẩm đem lại hiệu quả tối ưu.
