Vận tốc sóng siêu âm truyền trong vật liệu được coi là một trong những yếu tố quan trọng để xác định độ dày vật liệu. Đây cũng là một trong những tiêu chí để máy đo độ dày vật liệu bằng sóng siêu âm sử dụng để xác định độ dày cho bề mặt lớp phủ. Vậy sóng siêu âm là gì? Vận tốc sóng siêu âm trong các vật liệu là bao nhiêu để tính được độ dày của sản phẩm. Mọi thông tin bạn đang thắc mắc về bảng vận tốc sóng siêu âm truyền trong các vật liệu sẽ được chia sẻ dưới đây.
Sóng siêu âm là gì? Vận tốc của sóng siêu âm
Trước khi tìm hiểu về tốc độ truyền âm trong nhôm, sắt cùng nhiều vật lệu, bạn sẽ cần biết các thông tin về vận tốc sóng âm hay vận tốc sóng siêu âm là gì?
Định nghĩa sóng siêu âm là gì?
Sóng siêu âm hay còn gọi là siêu âm chính được xác định là âm thanh ở tần số cao hơn tần số tối đa mà tai của con người có thể nghe được. Thông thường, con người có thể nghe thấy âm thanh ở tần số 20000Hz.
Sóng siêu âm có thể được lan truyền trong nhiều điện kiện môi trường khác khác nhau từ không khí, chất lỏng, vật liệu rắn,… Khi lan truyền với tần số cao, các sóng siêu âm thường có bước sóng ngắn.
Nhờ vậy, siêu thường được sử dụng cho việc xác định các vật thể ở kích thước nhỏ ở đơn vị milimet trong các chẩn đoán y khoa, xác định độ dày vật liệu,…
Mỗi đối tượng sẽ có thể nghe được tần suất âm thanh khác nhau
Ý nghĩa của vận tốc sóng siêu âm đối với vật liệu
Vận tốc của sóng siêu âm là một tiêu chí để xác định chiều dày của vật liệu. Khi sóng siêu âm bắt đầu từ lớp vật liệu bên ngoài lan truyền vào trong.
Sóng bắt đầu phản xạ lại do tác động với lớp bề mặt thứ hai. Do đó, con người có thể xác định được độ dày vật liệu bằng sóng siêu âm thông qua công thức.
T = Vxt
Trong đó: T là độ dày vật liệu, V là vận tốc của sóng siêu âm từng vật liệu, t là thời gian phản xạ của siêu âm.
Bạn có thể thấy được tầm quan trọng của việc xác định vận tốc sóng siêu âm trong từng loại vật liệu. Từ đó, bạn có thể dễ dàng tính được độ dày của bề mặt lớp phủ cũng như hiểu được nguyên tắc hoạt động của các máy đo độ dày.
Sóng siêu âm được dùng để xác định độ dày vật liệu
Xem thêm: Máy đo độ dày lớp phủ là gì? Mua máy đo độ dày lớp phủ hãng nào tốt?
Bảng đo vận tốc sóng siêu âm truyền trong các vật liệu
Sau nhiều năm nghiên cứu, thí nghiệm, các nhà khoa học đã xác định được vận tốc của sóng siêu âm truyền trong các vật liệu. Bạn có thể dựa vào bảng đo vận tốc sóng siêu âm trên để xác định được độ dày của các vật liệu phổ biến.
Bảng đo vận tốc sóng siêu âm trong các vật liệu phổ biến.
Vật liệu
V (in./µsec)
V (m/sec)
Acrylic (Perspex) / Axit acrylic (Kính pecpêch – chất dẻo trong, nhẹ làm kính máy bay)
0.1070
2730
Aluminum (Nhôm)
0.2490
6320
Oxit Nhôm
0.390
9900
Beryllium (Beri)
0.5080
12900
Brass (Đồng thau)
0.1740
4430
Composite, graphite/epoxy (nhựa tổng hợp, than chì/ nhựa epoxy)
0.1200
3070
Copper (Đồng đỏ)
0.1830
4660
Diamond (Kim cương)
0.7090
18000
Fiberglass (Sợi thủy tinh)
0.1080
2740
Glycerin
0.0760
1920
Inconel® (Hợp kim của Niken)
0.2290
5820
Iron (sắt)
0.230
5900
Iron, cast (sắt đúc)
0.180
4600
Iron, Cast (soft) (Sắt đúc mềm)
0.1380
3500
Iron, Cast (hard) (Sắt đúc cứng)
0.2200
5600
Iron oxide (magnetite) (Oxit sắt từ Fe2O3, Fe3O4)
0.2320
5890
Lead (chì)
0.0850
2160
Lucite® (hợp chất hóa học, là một loại thủy tinh hữu cơ)
0.1060
2680
Molybdenum (Molypden là một nguyên tố hóa học, kí hiệu mà Mo)
0.2460
6250
Motor oil (Dầu máy)
0.0690
1740
Nickel, pure (Niken nguyên chất)
0.2220
5630
Polyamide (Polyamide)
0.0870
2200
Nylon
0.1020
2600
Nylon, 6.6
0.100
2600
Neoprene (Một loại cao su tổng hợp)
0.063
1600
Monel (Hợp kim của niken)
0.210
5400
Polyethylene, high density (HDPE) – là một loại Nhựa nhiệt dẻo, tỷ trọng cao (kí hiệu là PE)
0.0970
2460
Polyethylene, low density (LDPE) – PE, tỷ trọng thấp
0.0820
2080
Polystyrene – là một loại nhựa nhiệt dẻo, ký hiệu là PS
0.0920
2340
Polyvinylchloride (Nhựa PVC)
0.0940
2395
Rubber, polybutadiene (Cao su, cao su tổng hợp polybutadient)
0.0630
1610
Silicon (Silic)
0.3790
9620
Silicone (Hỗn hợp hữu cơ của silic)
0.0580
1485
Steel, 1020 (thép cán nguội 1020)
0.2320
5890
Steel, 4340 (thép hợp kim 4340)
0.2300
5850
Steel, 302 austenitic stainless (thép không gỉ auxtenit 320)
0.2260
5740
Tin (Thiếc)
0.1310
3320
Titanium (Tin tan)
0.2400
6100
Tungsten (Vol fram)
0.2040
5180
Water 20°C (Nước ở 200C)
0.0580
1480
Zinc (Kẽm)
0.1640
4170
Zirconium (ziriconi) – là một thành phần hóa học được ký hiệu là Zr
0.1830
4650
Boro carbide (Bo cacbua)
0.430
1100
Platium (Bạch kim)
0.130
3300
Cadmium (Catmi là thành phần hóa học (kim loại) có kí hiệu là Cd)
0.110
2800
Glass (Thủy tinh)
0.210
5300
Gold (Vàng)
0.130
3200
Silve (Bạc)
0.140
3600
Ice (băng)
0.160
4000
Magnesium (magiê)
0.230
5800
Mercury (thủy ngân)
0.057
1400
Quartz (Thạch anh)
0.230
5800
Steel, stainless (thép không gỉ)
0.230
5800
Steel, Mild (thép mềm, ít cacbon)
0.230
5920
Uranium (Urani là kim loại nặng, màu xám, có phóng xạ, dùng làm nguồn cung cấp năng lượng hạt nhân)
0.130
3400
Titanium (Ti tan)
0.240
6100
Tin (Thiếc)
0.130
3300
Teflon hay còn gọi là Poli(tetrafloetilen) là một polime (chất dẻo) có công thức hoá học là (CF2-CF2)n
0.040
1400
Plexiglas (Plexi, một loại thủy tinh hữu cơ)
0.110
1700
Oil (SAE 30) (SAE là tiêu chuẩn đánh giá các loại dầu nhớt dựa vào độ nhớt)
0.067
1700
Hard metal (kim loại cứng)
6800
Concrete (bê tông)
4600
Bismuth (là thành phần hóa học được ký hiệu là Bi)
2180
Porcelain (vật liệu gốm sứ)
5600
Lưu ý: Đây chỉ là một bảng hướng dẫn chung, vận tốc thực tế trong các tài liệu này có thể thay đổi đáng kể do nhiều nguyên nhân như thành phần cụ thể hoặc vi cấu trúc, hạt hoặc định hướng thớ vật liệu, độ xốp, và nhiệt độ. Điều này đặc biệt đúng trong trường hợp của các kim loại đúc, sợi thủy tinh, nhựa và vật liệu tổng hợp.
Nhôm và sắt, âm thanh di chuyển nhanh nhất qua vật liệu nào?
Bạn có thắc mắc tốc độ truyền âm trong sắt và nhôm, loại vật liệu nào sẽ nhanh hơn? Câu trả lời như sau:
Âm thanh truyền qua các vật liệu với tốc độ khác nhau, tùy thuộc vào đặc tính vật lý của chúng. Khi so sánh tốc độ truyền âm trong sắt và nhôm thì âm thanh di chuyển nhanh hơn trong nhôm. Tốc độ truyền âm trong nhôm khoảng 6.320 m/s, trong khi ở sắt chỉ khoảng 5.120 m/s.
Tốc độ truyền âm trong sắt và nhôm khác nhau
Nguyên nhân xuất phát từ sự kết hợp giữa mật độ và độ cứng của vật liệu. Nhôm có mật độ nhỏ hơn sắt nhưng vẫn duy trì được độ cứng cao. Điều này tạo điều kiện để các dao động cơ học truyền đi nhanh chóng mà không bị cản trở nhiều bởi khối lượng nguyên tử.
Ở sắt, mật độ vật chất cao hơn khiến sóng âm phải truyền qua khối lượng lớn hơn trong cùng một khoảng thời gian. Mặc dù sắt có độ cứng lớn, yếu tố khối lượng nguyên tử cao làm giảm tốc độ lan truyền của âm thanh.
Tốc độ truyền âm phụ thuộc chủ yếu vào mô-đun đàn hồi (độ cứng) và mật độ của vật liệu. Vật liệu nhẹ, có độ cứng tốt sẽ cho tốc độ âm cao, như trường hợp của nhôm. Đây là lý do âm thanh sẽ truyền nhanh hơn trong nhôm so với sắt.
Xem thêm: Máy đo độ dày thép loại nào tốt? Phương pháp đo độ dày thép
Ứng dụng của vận tốc sóng siêu âm trong máy đo độ dày
Hiện nay, các thiết bị đo độ dày vật liệu, máy đo độ dày lớp phủ, lớp mạ đều có nguyên lý đo dựa trên ứng dụng của vận tốc sóng siêu âm.
Các thiết bị máy đo độ dày vật liệu đều có nguyên tắc hoạt động bằng cách đo thời gian sóng siêu âm từ đầu dò lan truyền qua lớp vật liệu và phản xạ lại đầu dò. Lúc này đầu dò truyền thành năng lượng điện trong thời gian chỉ khoảng một phần vài triệu giây. Từ đó, máy đo độ dày thực hiện phân tích để đưa ra kết quả đo chính xác.
Do đó, người dùng sẽ không phải thực hiện các phương pháp phá hủy vật liệu, cắt vật liệu để xác định được độ dày. Điều này giúp người dùng tiết kiệm được thời gian, chi phí trong việc kiểm soát chất lượng.
Những thông tin về bảng đo vận tốc sóng siêu âm truyền trong các vật liệu hy vọng sẽ giúp bạn có thêm hiểu biết về sóng siêu âm, vận tốc của các sóng truyền qua từng loại vật liệu. Maydochuyendung.com đang cung cấp các thiết bị đo độ dày chính hãng, đo chính xác. Bạn có thể gọi ngay đến Hotline Hà Nội: 0916.610.499 – Hồ Chí Minh: 0918.132.242 sẽ nhận được những tư vấn chuyên sâu về các sản phẩm.