Ултразвуково усъвършенстване на метални стопилки

  • Мощност ултразвук в разтопени метали и сплави показва различни полезни ефекти като структуриране, дегазация и подобрена филтруване.
  • Ultrasonication насърчава не-дендритно втвърдяване 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.

Ултразвуково втвърдяване на метални стопилки

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: Акустичната кавитация и нейните интензивни сили на срязване увеличават местата на нуклеация и броя на ядрата в стопилката. Ултразвуковата обработка на стопилките води до хетерогенна нуклеация и фрагментиране на дендрити, така че крайният продукт показва значително по-високо усъвършенстване на зърното.
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.

Интензивен ултразвук подобрява структурата на зърното в метални стопилки и по този начин помага да се отговори на стандартите за качество за леене под налягане.

Макроструктура на Ti сплав след ултразвукова обработка. Ultrasonication води до значително рафинирани зърно структура.

Искане на информация




Забележете нашите Правила за поверителност,


Ултразвуковото нано-структуриране на метали и зеолити е високо ефективна техника за производство на високопроизводителни катализатори.

Д-р Андреева-Bäumler, Университета в Байройт, работи с ultrasonicator UIP1000hdT на нано-структуриране на метали.

Ултразвукови ефекти върху сплав Vicker твърдост: Ultrasonication подобрява Vickers микротвърдост в метал

Ултразвукови ефекти върху сплав Vicker твърдост: Ultrasonication подобрява Vickers микротвърдост в метал
(проучване и графика: ©Ruirun et al., 2017)

 
Дендрит фрагментация: Топенето на дендритите обикновено започва в корена поради локално повишаване на температурата и сегрегация. Sonication генерира силна конвекция (пренос на топлина чрез масово движение на течност) и ударни вълни в стопилката, така че дендритите са фрагментирани. Конвекцията може да насърчи фрагментацията на дендрита поради екстремни местни температури, както и вариации в състава и насърчава дифузията на разтвореното вещество. Кавитационните ударни вълни подпомагат счупването на тези топящи се 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.
 

Ultrasonication подобрява якостта на натиск на метал се топи и по този начин качеството на метала значително.

Компресивни свойства на Ti44Al6Nb1Cr2V под различни времена на ултразвук. Sonication подобрява якостта на натиск значително.
(проучване и графика: ©Ruirun et al., 2017)

Керамични издатина BS4D22L3C е специален издатина, подходящ за ултразвук високотемпературни течности като разтопен алуминий (например за смесване и дегазиране). Произведено от Hielscher ултразвук

Керамични издатина BS4D22L3C е специален издатина, подходящ за ултразвук високотемпературни течности като разтопен алуминий (например за смесване и дегазиране).

Поради звуковокапилярното ефект по време на филтриране

Ултразвуковият капилярен ефект в течните метали е движещият ефект за отстраняване на оксидните включвания по време на ултразвуково подпомаганата филтрация на стопилките. (Eskin et al. 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.

Ултразвукова армировка на метални сплави

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 устройство UIP2000hdT (2kW) с Cascatrode

Ултразвуково оборудване за тежкотоварни приложения

Прилагането на мощност ултразвук в металургията изисква здрави, надеждни ултразвукови системи, които могат да бъдат инсталирани в взискателни среди. Hielscher Ultrasonics доставя индустриален клас ултразвуково оборудване за инсталации в тежки приложения и груби среди. Всички наши ultrasonicators са построени за 24/7 операция. Hielscher висока мощност ултразвукови системи са съчетани със здравина, надеждност и прецизна управляемост.
Трудните процеси – като рафиниране на метални стопилки – изискват способността на интензивна ултразвук. Hielscher Ultrasonics промишлени ултразвукови процесори доставят много високи амплитуди. Амплитуди до 200μm могат лесно да се изпълняват непрекъснато в 24/7 операция. За още по-високи амплитуди са налични персонализирани ултразвукови синсинсинди.
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 томДебитПрепоръчителни Devices
10 до 2000mL20 до 400 ml / минUf200 ः т, UP400St
00,1 до 20L00,2 до 4 л / минUIP2000hdT
10 до 100L2 до 10 л / минUIP4000
п.а.10 до 100 L / минUIP16000
п.а.по-голямструпване на UIP16000

Свържете се с нас! / Попитай ни!

Поискайте повече информация

Моля, използвайте формата по-долу, ако желаете да изиска допълнителна информация за ултразвукова хомогенизиране. Ние ще се радваме да Ви предложим ултразвукова система, отговарящи на вашите изисквания.









Моля, обърнете внимание, че нашите Правила за поверителност,




Позоваването литература /

  • Eskin, Georgy I.; Eskin, Dmitry G. (2014): Ultrasonic Treatment of Light Alloy Melts. CRC Press,Technology & Engineering 2014.
  • Jia, S.; Xuan, Y.; Nastac, L.; Allison, P.G.; Rushing, T.W: (2016): Microstructure, mechanical properties and fracture behavior of 6061 aluminium alloy-based nanocomposite castings fabricated by ultrasonic processing. International Journal of Cast Metals Research, Vol. 29, Iss. 5: TMS 2015 Annual Meeting and Exhibition 2016. 286-289.
  • Ruirun, C. et al. (2017): Effects of ultrasonic vibration on the microstructure and mechanical properties of high alloying TiAl. Sci. Rep. 7, 2017.
  • Skorb, E.V.; Andreeva, D.V. (2013): Bio-inspired ultrasound assisted construction of synthetic sponges. J. Mater. Chem. A, 2013,1. 7547-7557.
  • Tzanakis,I.; Xu, W.W.; Eskin, D.G.; Lee, P.D.; Kotsovinos, N. (2015): In situ observation and analysis of ultrasonic capillary effect in molten aluminium . Ultrasonic Sonochemistry 27, 2015. 72-80.
  • Wu, W.W:; Tzanakis, I.; Srirangam, P.; Mirihanage, W.U.; Eskin, D.G.; Bodey, A.J.; Lee, P.D. (2015): Synchrotron Quantification of Ultrasound Cavitation and Bubble Dynamics in Al-10Cu Melts.

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 се основават главно на кавитационни ефекти. За металургията, ултразвук е много изгодна техника за подобряване на леене на метали и сплави.
Освен обработката на метални стопилки, ултразвук се използва и за създаване на гъба като наноструктури и нано-модели на твърди метални повърхности като титан и сплави. Тези ултразвуково наноструктурирани части от титан и сплав показват голям капацитет като импланти с повишена пролиферация на остеогенни клетки. Прочетете повече за ултразвуковото наноструктуриране на титанови импланти!

Ще се радваме да обсъдим вашия процес.

Да се свържем.