Gravity Die Casting – Оптимизирано втвърдяване чрез соникация

Ултразвукът предлага мащабируем, енергийно ефективен начин за оптимизиране на микроструктурата на гравитационно отлети метали – преодоляване на разликата между икономичността на отливките и изискванията за висока производителност. При гравитационното леене под налягане контролът на втвърдяването е от съществено значение за постигането на високопроизводителни метални компоненти. Соникацията на разтопени метали по време на втвърдяването представлява мощен, нехимичен метод за усъвършенстване, който подобрява качеството на отливката на микроструктурно ниво. Ултразвуковото втвърдяване насърчава хетерогенното зараждане, разрушава дендритни структури и хомогенизира разпределението на температурата и разтворените вещества в стопилката.

Ултразвуково стимулирано втвърдяване на метални стопилки

Ултразвуковата обработка на разтопени метали по време на втвърдяване представлява мощен, нехимичен метод за усъвършенстване, който подобрява качеството на отливките на микроструктурно ниво. Чрез въвеждане на високоинтензивни ултразвукови вибрации в стопилката се предизвикват акустична кавитация и потоци. Тези явления подпомагат хетерогенното зараждане, разрушават дендритни структури и хомогенизират разпределението на температурата и разтворените вещества в стопилката.
В резултат на това ултразвуковото втвърдяване води до значително по-фина и равномерна структура на зърната, намалена сегрегация и подобрени механични свойства като якост, пластичност и устойчивост на умора. Особено при гравитационното леене под налягане, където зоните на подаване са склонни към късно втвърдяване и свързаните с това дефекти, целенасоченото прилагане на ултразвук може локално да подобри кинетиката на втвърдяване и да даде структурно по-добри компоненти.

Металургични предизвикателства и ултразвуково втвърдяване като решение

Неотдавнашни изследвания на Riedel et al. (2019) показаха, че интегрирането на ултразвук по време на фазата на втвърдяване на алуминиево леене значително усъвършенства структурата на зърната и подобрява локалните механични свойства. С ултразвукови сонди от Hielscher, които са специално разработени за потапяне в разтопен метал, ултразвуковото втвърдяване е надеждно решение за подобряване на леенето под налягане.
Гравитационно леене под налягане на алуминиеви сплави – особено AlSi7Mg0.3 (A356) – се използва широко в автомобилния и космическия сектор. Въпреки това зоните в близост до захранващите устройства често се втвърдяват последни, което води до по-груби микроструктури поради по-бавните скорости на охлаждане. Това води до по-ниски механични свойства в тези зони, намалява цялостната цялост на компонента и усложнява обработката надолу по веригата.
Традиционни методи за смекчаване на този проблем – като химически рафинатори на зърната (напр. основни сплави Al-Ti-B), подобрено охлаждане и оптимизация на дизайна на формите. – имат ограничения. Те често не успяват да постигнат равномерна микроструктура в цялото леене и могат да внасят примеси или да изискват високи енергийни вложения.

Ултразвуковото втвърдяване на разтопения алуминий води до постепенно подобряване и по-хомогенно разпределение на механичните свойства и цялостно увеличаване на якостта на опън.

Ултразвуково втвърдяване

• Намаляване с до 30% на разстоянието между дендритните рамена (DAS) в съседните зони.
• Значително повишаване на твърдостта и якостта на опън, особено в слабите преди това области.
• Подобрена изотропия на механичните свойства, която позволява проектиране на по-тънки стени, без да се жертва производителността.

Ултразвукови сонди с висока производителност за леене под налягане

Hielscher предлага високопроизводителни ултразвукови процесори, оборудвани със специално разработени керамични сонотроди. Специално разработените ултразвукови керамични сонди са подходящи за продължително сониране при висока температура, а охладеното разширение предпазва преобразувателя от термични повреди.
Тези сонотроди са:

• Термична стабилност над 700°C
• Устойчивост на кавитация, минимизиране на ерозията и замърсяването
• Възможност за персонализиране на захранването или интегрирането на сърцевината в леярски форми

 
Компактният им дизайн позволява вграждане в съществуващи инсталации за леене под налягане, което отваря вратата към ново ниво на контрол на процеса и повторяемост при леенето на алуминий.

Ултразвуково втвърдяване лечение с Hielscher индустриален клас оборудване позиционира този метод като мощен инструмент за:

• Намаляване на дефектите при леене
• Повишаване на механичната надеждност
• Намаляване на разходите за последваща обработка

 
 
В таблицата по-долу са изброени нашите ултразвукови процесори, подходящи за гравитационно леене под налягане:

Проектиране, производство и консултиране – Качество, произведено в Германия

Ултразвуковите апарати Hielscher са добре известни със своите най-високи стандарти за качество и дизайн. Здравината и лесната работа позволяват безпроблемното интегриране на нашите ултразвукови апарати в промишлени съоръжения. Тежките условия и взискателните условия се справят лесно с ултразвуковите апарати на Hielscher.

Hielscher Ultrasonics е сертифицирана по ISO компания и поставя специален акцент върху високопроизводителните ултразвукови уреди, отличаващи се с най-съвременна технология и удобство за потребителя. Разбира се, ултразвуковите апарати на Hielscher са съвместими с CE и отговарят на изискванията на UL, CSA и RoHs.