Ултразвукова обработка на метални стопилки
- Мощност ултразвук в разтопени метали и сплави показва различни полезни ефекти като структуриране, дегазация и подобрена филтруване.
- Ултразвуково насърчава не-дендритни втвърдяването в течни и полутвърди метали.
- Соникацията носи значителни ползи за микроструктурата усъвършенстване на дендритните зърно и първични интерметални частици.
- Освен това, мощност ултразвук може да се използва целенасочено да се намали порьозността метал или да произвеждат мезо-порести структури.
- Не на последно място, мощност ултразвук подобрява качеството на отливките.
Ултразвуков втвърдяване
Образуването на не-дендритни структури по време на втвърдяване на метални стопилки влияния материалните свойства като якост, еластичност, якост и / или твърдост.
Ултразвуковата променена зърно зародиши: Акустична кавитация и нейните интензивни срязващи сили да увеличат местата на зародиши и броя на ядрата в стопилката. лечение Ултразвуково (UST) на стопилки доведе до хетерогенно нуклеиране и фрагментирането на дендрити, така че крайният продукт показва значително Higer зърно пречистване.
Ултразвукова кавитация причинява дори омокрянето на неметални примеси в стопилката. Тези примеси се превръщат в активни центрове сайтове, които са отправните точки на втвърдяване. Тъй като тези зародиши точки са по-напред от предната на втвърдяване, не се среща на растежа на дендритни структури.
Макроструктурата на Ti сплав след ултразвуковата обработка (Ruirun и др. 2017 г.)
Дендрит фрагментация: Топенето на дендрити обикновено започва в основата поради локално повишаване на температурата и сегрегация. UST генерира силна конвекция (пренос на топлина от масата на движението на течност) и ударни вълни в стопилката, така че да се фрагментират дендритите. Конвекция може да насърчи дендритите фрагментиране поради екстремни местните температури, както и вариантите на композиране и насърчава дифузия на разтвореното вещество. вълни кавитация шок подпомагат счупване на тези топене корени.
Ултразвукова дегазация на метални сплави
Дегазация е друг важен ефект на мощност ултразвук на течни и полутвърди метали и сплави. Акустичната кавитация създава променлив цикли ниско налягане / високо налягане. По време на циклите на ниско налягане, малки мехурчета вакуум възникнат в течността или суспензията. Тези мехурчета вакуум действат като ядра за образуването на водородни и пари мехурчета. Поради образуването на по-големи мехурчета водород, газовите мехурчета се издигат. Акустична поток и поток подпомага плаване на тези мехурчета към повърхността и от стопилката, така че газът може да се отстранява и концентрацията на газа в стопилката се намалява.
Ултразвукова дегазиране намалява порьозността на метала като по този начин се постигне по-висока плътност материал в крайния продукт метал / сплав.
Ултразвуково дегазификация на алуминиеви сплави повиши крайната якост на опън и пластичност на материала. Промишлени мощност ултразвукови системи се считат за най-доброто, наред с други методи търговски обезгазяващи по отношение на ефективността и по време на обработката. Освен това, процесът на пълнене плесен се подобрява поради нисък вискозитет на стопилката.
Натиск свойства на Ti44Al6Nb1Cr2V по различно време ултразвук.
Д-р Д. Андреева показва реда на ултразвукови структуриране
с помощта на UIP1000hd ултрасоннкаторът (20 кХц, 1000W). Снимка от гл. Wißler
Поради звуковокапилярното ефект по време на филтриране
ултразвукова капилярен ефект (UCE) в течни метали е движещата ефект за отстраняване на оксидни включения време на ултразвуково с помощта на филтриране на стопилки. (Eskin сътр 2014:. 120ff.)
Филтруването се използва за отстраняване на метални примеси от стопилката. По време на филтриране, стопилката преминава различни мрежи (например стъклени влакна), за да се отделят нежеланите примеси. Колкото по-малък размер на окото, по-добре е резултат филтруване.
Съгласно общите условия на стопилката не може да премине двупластово филтър с много тесен размер на порите 0,4-0,4mm. Въпреки това, по силата на ултразвука с помощта на филтрация на стопилката е разрешено да преминат порите на окото поради звуковокапилярното ефект. В този случай, филтърните капилярите запазват дори неметални примеси на 1-10 urn. Поради повишена чистота на сплавта, образуването на водородни пори на окисите се избягва, така че силата на умора на сплавта се увеличава.
Eskin и сътр. (2014:. 120ff) показва, че ултразвуковата филтруване дава възможност да се пречисти AA2024 на алуминиеви сплави, AA7055, и AA7075 използване филтри многопластови стъклени влакна (с до 9 слоя) с 0.6×00,6мм меша пори. Когато процесът на ултразвукова филтруване се смесва с прибавяне на инокуланти, се постига едновременно зърно пречистване.
Ултразвуков Армировка
Ultrasonication е доказано, че е много ефективен за диспергиране нано частици равномерно в суспензии. Ето защо, ултразвукови разпръзквачи са най-честите оборудване за производство на нано-усилени композити.
Нано частици (например Al2Най-3/ SiC, CNTs) се използват като армиращ материал. Частиците на нано се добавят в стопената сплав и диспергирани ултразвуково. Акустичната кавитация и стрийминг подобрява деагломерация и омокряне на частиците, което води до подобрена якост на опън, добив якост и удължение.
Ултразвуково оборудване за тежкотоварни приложения
Прилагането на мощност ултразвук в металургията изисква стабилни, надеждни ултразвукови системи, които могат да бъдат инсталирани в тежки условия. Hielscher Ultrasonics доставя промишлени клас ултразвукова апаратура за инсталации в тежкотоварни приложения и груби среди. Всички наши ultrasonicators са построени за 24/7 работа. висока мощност ултразвукови системи Hielscher са обединени с здравина, надеждност и прецизно контролиране.
Трудните процеси – като рафиниране на метални стопилки – изисква способността на интензивен ултразвук. Hielscher Ultrasonics’ промишлени ултразвукови процесори осигурява много високо амплитуди. Амплитудите на до 200 um могат лесно да бъдат непрекъснато работят в режим 24/7. За още по-високи амплитуди, персонализирани ултразвукови sonotrodes са на разположение.
За соникация на много високо течност и стопи температури, Hielscher предлага различни sonotrodes и персонализирани аксесоари за осигуряване на оптимални резултати за обработка.
Таблицата по-долу дава индикация за приблизителната капацитет за преработка на нашите ultrasonicators:
| Партида том | Дебит | Препоръчителни Devices |
|---|---|---|
| 10 до 2000mL | 20 до 400 ml / мин | Uf200 ः т, UP400St |
| 00,1 до 20L | 00,2 до 4 л / мин | UIP2000hdT |
| 10 до 100L | 2 до 10 л / мин | UIP4000 |
| п.а. | 10 до 100 L / мин | UIP16000 |
| п.а. | по-голям | струпване на UIP16000 |
Свържете се с нас! / Попитай ни!
Позоваването литература /
- Eskin, Георги I .; Eskin Дмитрий G. (2014): ултразвуковата обработка на алуминиеви стапя. CRC Press, технологии & Инженеринг 2014 година.
- Jia, S .; Xuan, Y .; Nastac, L .; Алисън, P.G .; Прибързаното, T.W: (2016): Микроструктура, механични свойства и поведение фрактура на 6061 алуминиева сплав на базата на отливки нанокомпозитни произведени чрез ултразвукова обработка. Международен журнал на ролите Метали Research, Vol. 29, бр. 5: TMS 2015 Годишна среща и изложба 2016 286-289.
- Ruirun, С. и др. (2017): Ефекти на ултразвукови вибрации в микроструктурата и механични свойства на високо легиране триал. Sci. Rep. 7, 2017.
- Skorb, E.V .; Андреева, D.V. (2013 г.): Bio-вдъхновен ултразвук подпомага изграждането на синтетични гъби. J. Mater. Chem. А, 2013,1. 7547-7557.
- Tzanakis, аз .; Xu, W.W .; Eskin, D.G .; Лий, P.D .; Kotsovinos, N. (2015): В наблюдение и анализ на ултразвукова капилярен ефект в разтопен алуминий място. Ултразвуков Sonochemistry 27, 2015 72-80.
- Wu, W.W :; Tzanakis, аз .; Srirangam, P .; Mirihanage, W.U .; Eskin, D.G .; Bodey, A.J .; Лий, П. Д. (2015): Synchrotron Количествено определяне на ултразвукова кавитация и Bubble Dynamics в Ал-10Cu топи.
Факти заслужава да се знае
Мощност ултразвук и кавитация
При високо интензивни ултразвукови вълни са свързани в течности или суспензии, явлението кавитация се случва.
Високоенергийният, нискочестотен ултразвук води до контролирано образуване на кавитационни мехурчета в течности и каша. Интензивните ултразвукови вълни генерират редуващи се цикли с ниско налягане / високо налягане в течността. Тези бързи промени в налягането генерират кухини, т. Нар. Кавитационни мехурчета. Ултразвуково индуцираните кавитационни мехурчета могат да се разглеждат като химически микрореактори, осигуряващи високи температури и налягания в микроскопичен мащаб, където се появява образуването на активни видове като свободни радикали от разтворени молекули. В контекста на материалната химия ултразвуковата кавитация има уникален потенциал за локално катализиране на реакции при висока температура (до 5000 К) и високо налягане (500 атмосфери), докато системата остава макроскопично близо до стайна температура и атмосферно налягане. (Скорб, Андреева 2013)
Ултразвуковите лечения (UST) се основават предимно на кавитационни ефекти. За металургията, UST е много изгодна техника за подобряване на леенето на метали и сплави.