超音波溶接機伝播のいくつかの効果

超音波が媒質中を伝播すると、超音波と媒質との相互作用により、媒質は物理的および化学的変化を起こし、以下の4つの効果を含む一連の機械的、熱的、電磁的、および化学的超音波効果をもたらす:

機械的効果

超音波の機械的作用は、液体の乳化、ゲルの液化、および固体の分散を促進することができる。超音波流体媒体中に定在波が形成されると、流体中に浮遊した微小粒子は、機械的力の作用により節点で凝縮し、空間に周期的に蓄積する。圧電および磁歪材料中を伝搬する際の超音波の機械的作用による誘導電気分極および誘導磁化(誘電体物理学および磁歪を参照)。

キャビテーション

超音波が液体に作用すると、多数の小さな気泡を生成することができます。その理由の1つは、液体中に局所的な引張応力があり、負圧を形成することである。圧力を下げると、もともと液体に溶解していた気体が過飽和になり、小さな気泡として液体から逃げ出します。もう1つの理由は、強い引張応力が液体をキャビテーションと呼ばれる空洞に「引き裂く」ことです。キャビティの内部には、液体蒸気または液体、おそらく真空にさえ溶解した別の気体があります。キャビテーションによって形成された小さな気泡は、周囲の媒体の振動によって突然移動、成長、または破裂し続けます。破裂すると、周囲の液体が突然バブルに突入し、高温・高圧・衝撃波を発生させます。キャビテーションに伴う内部摩擦は電荷を形成することがあり、放電により気泡に発光する現象が発生する。液体中の超音波処理のための技術のほとんどは、キャビテーションに関連しています。

熱効果

超音波の高周波と高エネルギーのために、それは媒体に吸収されたときに有意な熱効果を生み出すことができます。

化学効果

超音波の作用は、特定の化学反応を誘発または加速することができる。例えば、純粋な蒸留水は、過酸化水素を生成するために超音波処理されます。窒素溶解水は亜硝酸を生成するために超音波処理されます。染料の水溶液は、超音波処理後に色が変色または退色します。これらの現象の発生は常にキャビテーションを伴う。超音波はまた、多くの化学物質の加水分解、分解、および重合プロセスを加速します。超音波はまた、光化学的および電気化学的プロセスに重大な影響を及ぼす。様々なアミノ酸および他の有機物の水溶液の超音波処理後、特徴的な吸収スペクトルバンドは消失し、均一な一般的な吸収を示し、これは分子構造がキャビテーションによって変化したことを示した。