Ultrazvučna rafineracija metalnih topljenja

  • Snaga ultrazvuka u rastopljenom metala i legura pokazuje razne korisne efekte kao što su strukturiranja, otplinjavanje, i poboljšanu filtraciju.
  • Ultrazvučnost promoviše nedendritsko očvršćavanje u tečnim i polučvrstim metalima.
  • Sonication ima značajne prednosti na mikrostrukturne profinjenosti dendritskih žitarica i primarni međumetalna čestica.
  • Osim toga, ultrazvuk snage može se koristiti namjenski za smanjenje metal poroznost ili za proizvodnju mezo-porozne strukture.
  • Posljednje, ali ne i najmanje važno, ultrazvuk moć poboljšava kvalitetu odljevaka.

Ultrazvučno očvršćavanje metalnih topljenja

Formiranje ne dendritičke strukture tijekom očvršćavanja metal topi uticaja na svojstva materijala kao što su snaga, duktilnost, žilavost i / ili tvrdoću.
Ultrazvučno mijenjati zrna nukleacije: Akustična kavitacija i njene intenzivne sile smicanja povećavaju mjesta nukleacije i broj jezgara u topljenju. Ultrazvučni tretman topljenja rezultira heterogenom nukleacijom i fragmentacijom dendrita, tako da finalni proizvod pokazuje znatno veću prefinjenost zrna.
Ultrazvučna kavitacija uzrokuje čak vlaženje nemetalnih nečistoća u topi. Te nečistoće pretvore u nukleacije stranicama, koji su polazišta očvršćavanja. Jer te nukleacije tačke su ispred očvršćavanja prednje strane, rast dendritičke strukture se ne dešava.

Intenzivna ultrazvučnost poboljšava strukturu zrna u metalnim topljenjima i time pomaže u ispunjavanju standarda kvaliteta za livenje.

Makrostruktura Ti legure nakon ultrazvučnog tretmana. Ultrazvučnost rezultira značajno rafiniranom strukturom zrna.

Informativni zahtev




Zabilježi naš Politika privatnosti.


Ultrazvučna nanostrukturiranost metala i zeolita je vrlo učinkovita tehnika za proizvodnju visokoučinkovitih katalizista.

Dr. Andreeva-Bäumler, Univerzitet u Bayreuthu, radi sa ultrazvučnikom UIP1000hdT na nanostrukturisanju metala.

Ultrazvučni efekti na tvrdoću legure Vicker: Ultrazvučnost poboljšava Vickersovu mikrotvrdoću u metalu

Ultrazvučni efekti na tvrdoću legure Vicker: Ultrazvučnost poboljšava Vickersovu mikrotvrdoću u metalu
(Studija i grafika: ©Ruirun et al., 2017)

 
Dendrita fragmentacija: Topljenje dendrita obično počinje u korijenu zbog lokalnog porasta temperature i segregacije. Sonikacija generiše jaku konvekciju (prenos toplote masovnim kretanjem fluida) i udarne talase u topljenju, tako da su dendriti fragmentirani. Konvekcija može promovirati fragmentaciju dendrita zbog ekstremnih lokalnih temperatura, kao i varijacije sastava i promovirati difuziju rastvorene tvari. Udarni talasi kavitacije pomažu lomljenju tih topljenja korena.

Ultrazvučno Otplinjavanje metalnih legura

Otplinjavanje je još jedan važan učinak snage ultrazvuka na tečnom i polu-čvrstog metala i legura. Akustične kavitacije stvara naizmjenično ciklusa niskog pritiska / visokim pritiskom. Tokom ciklusa niskog tlaka, maleni vakuum mjehurići se javljaju u tečnom ili kaše. Ove vakuum mjehurići djeluju kao jezgra za formiranje vodika i pare mjehurića. Zbog formiranja većih vodika mjehurića, gas mjehurići rasti. Acoustic protoka i streaming pomoći plutajuće ovih mjehurića na površinu i od topljenja, tako da se plin može ukloniti i koncentracije plina u topljenje se smanjuje.
Ultrazvučni otplinjavanje smanjuje poroznost metala postizanje time i veću gustinu materijala u finalni proizvod metal / legure.
Ultrazvučno degazacije aluminijskih legura podizanje vlačne čvrstoće i duktilnosti materijala. snaga ultrazvuka industrijskih sistema računati kao najbolji među ostalim komercijalnim metodama otplinjavanje u pogledu efikasnosti i preradu vremena. Osim toga, proces punjenje kalupa je poboljšana zbog niže viskoznosti topi.
 

Ultrazvučnost poboljšava čvrstoću pritiska metala koji se topi i time značajno kvalitet metala.

Kompresivna svojstva Ti44Al6Nb1Cr2V pod različitim vremenima sonicacije. Sonikacija značajno poboljšava snagu pritiska.
(Studija i grafika: ©Ruirun et al., 2017)

Keramička sonotroda BS4D22L3C je posebna sonotroda pogodna za sonikat visokotemperaturnih tečnosti kao što je rastopljeni aluminijum (npr. za mešanje i degasiranje). Softver izdavača: Hielscher Ultrasonics

Keramička sonotroda BS4D22L3C je posebna sonotroda pogodna za sonikat visokotemperaturnih tečnosti kao što je rastopljeni aluminijum (npr. za mešanje i degasiranje).

Sonocapillary Effect tijekom filtracije

Ultrazvučni kapilarni efekat kod tečnih metala je pokretački efekat za uklanjanje oksidnih inkluzija tokom ultrazvučno potpomognute filtracije topljenja. (Eskin et al. 2014: 120ff.)
Filtracija se koristi za uklanjanje nemetalnih nečistoće iz topi. Tokom filtracije, otopljena prolazi različite mreže (npr staklenih vlakana) za odvajanje neželjenih uključaka. Što je manja veličina mreže, bolji je rezultat filtracije.
Pod zajedničkom uvjetima, otopljena ne može proći dvoslojnog filter s vrlo uskim veličine pora od 0,4-0,4mm. Međutim, prema ultrazvučno uz pomoć filtracije otopljena je omogućeno da prođe mreže pore zbog sonocapillary efekt. U ovom slučaju, filter kapilare zadržati čak i nemetalnih nečistoća 1-10μm. Zbog poboljšane čistoće legure, formiranje vodika pora na oksida je izbjeći, tako da se povećava umor snagu legure.
Eskin et al. (2014:. 120ff) je pokazala da ultrazvučno filtracija omogućava da se očisti aluminijske legure AA2024, AA7055 i AA7075 koristeći višeslojne staklenih vlakana filtera (do 9 slojeva) sa 0,6×0.6mm mesh pore. Kada se ultrazvučni proces filtracije u kombinaciji sa dodatkom modifikatorima, prefinjenost istovremeni zrna postiže.

Ultrazvučno pojačanje metalnih legura

Ultrasonication je dokazano da veoma efikasan na disperziju nano čestice ravnomjerno u premaza. Stoga, ultrazvučno Homogenizatori su najčešći opreme za proizvodnju nano-ojačani kompoziti.
Nano čestice (npr Al2The3/ SiC, CNT) koriste se kao ojačanje materijala. Čestice nano se dodaje u rastopljeni legure i razišli ultrazvučno. Akustične kavitacije i streaming poboljšava sprečavanju grupisanja malih čestica i vlažnost čestica, što dovodi do poboljšane zatezna čvrstoća, daju snagu i istezanje.

Ultrazvučni uređaj UIP2000hdT (2kW) sa Cascatrode

Ultrazvučni Oprema za teške uvjete Aplikacije

Primena ultrazvuka snage u metalurgiji zahteva robusne, pouzdane ultrazvučne sisteme, koji se mogu instalirati u zahtevnim okruženjima. Hielscher Ultrasonics isporučuje industrijsku ultrazvučnu opremu za instalacije u teškim aplikacijama i teškim okruženjima. Svi ultrazvučni sistemi su napravljeni za 24/7 rad. Hielscher ultrazvučni sistemi velike snage upareni su sa robusnošću, pouzdanošću i preciznom kontrolnošću.
zahtjevan proces – kao što su rafiniranja metala otopi – Zahteva intenzivnu soniku. Hielscher Ultrasonics industrijski ultrazvučni procesori isporučuju veoma visoke amplitude. Amplitude do 200 μm mogu se lako kontinuirano pokretati u 24/7 radu. Za još veće amplitude dostupne su prilagođene ultrazvučne sonotrode.
Za sonication vrlo visoko likvidan i tope temperature, Hielscher nudi različite sonotrodes i prilagođene pribor kako bi se osiguralo optimalne rezultate obrade.
Tabela u nastavku daje naznaku približan kapacitet prerade naših ultrasonicators:

Batch Volumen protok Preporučeni uređaji
10 do 2000mL 20 do 400mL / min Uf200 ः t, UP400St
00,1 do 20L 00,2 do 4L / min UIP2000hdT
10 do 100l 2 do 10L / min UIP4000
N / A. 10 do 100L / min UIP16000
N / A. veći klaster UIP16000

Kontaktiraj nas! / Pitajte nas!

Traži više informacija

Molimo koristite obrazac ispod, ako želite da zatražite dodatne informacije o ultrazvučnoj homogenizaciji. Biće nam drago da vam ponudimo ultrazvučni sistem koji odgovara vašim zahtevima.









Molim vas, obratite se našem Politika privatnosti.




Literatura / Reference

  • 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.

Činjenice vredi znati

Moć Ultrazvuk i kavitacije

Kada visoki intenzivan ultrazvučnih valova su zajedno u tekućine ili emulzije, fenomen kavitacija javlja.
Visoka snaga ultrazvuka niske frekvencije izaziva formiranje kavitacionih mehurića u tečnostima i muljevima na kontrolisan način. Intenzivni ultrazvučni talasi stvaraju alternativne cikle niskog pritiska / visokog pritiska u tečnosti. Ove brze promjene pritiska stvaraju praznine, takozvani kavitacijski mehurići. Ultrazvučno uzrokovani kavitacijski mehurići mogu se smatrati hemijskim mikroreaktorima koji obezbeđuju visoke temperature i pritiske na mikroskopskoj skali, gde se javlja stvaranje aktivnih vrsta kao što su slobodni radikali iz rastvorenih molekula. U kontekstu hemijske materije, ultrazvučna kavitacija ima jedinstveni potencijal lokalnog kataliziranja reakcija visokih temperatura (do 5000 K) i visokog pritiska (500atm), dok sistem ostaje makroskopski blizu sobne temperature i pritiska okoline. (vidi Skorb, Andreeva 2013)
Ultrazvučni tretmani se uglavnom zasnivaju na kavitacionim efektima. Za metalurgiju, sonicacija je vrlo povoljna tehnika za poboljšanje lijevanja metala i legura.
Osim tretmana topljenja metala, sonicacija se također koristi za stvaranje nanostruktura nalik sunđeru i nano-uzoraka na čvrstim metalnim površinama kao što su titanijum i legure. Ovi ultrazvučno nanostrukturni dijelovi titana i legure pokazuju veliki kapacitet kao implantati s poboljšanom proliferacijom osteogenih ćelija. Read more about Ultrazvučno nano-strukturiranje titanijumskih implantata!

Biće nam drago da razgovaramo o vašem procesu.

Stupimo u kontakt.