Ultrazvukový zpracování kovových taveninách

• Energie ultrazvuku v roztavených kovů a slitin ukazuje různé prospěšné účinky, jako je strukturování, odplynění a lepší filtraci.
• Ultrazvukové podporuje non-dendritické tuhnutí tekuté a polotuhé kovů.
• Sonikace má významné výhody, na mikrostrukturální zjemnění dendritických zrn a primárních intermetalických částic.
• Kromě toho, síla ultrazvuk lze použít cíleně ke snížení kovové poréznost nebo vyrábět meso-porézní struktury.
• V neposlední řadě, výkon ultrazvuk zlepšuje kvalitu odlitků.

ultrazvukové tuhnutí

Tvorba non-dendritických struktur v průběhu tuhnutí kovové taveniny ovlivňuje vlastnosti materiálu, jako je pevnost, tažnost, houževnatost a / nebo tvrdostí.
Ultrazvukově změněny zrna zárodků: Akustická kavitace a jeho intenzivní střihové síly zvýšit nukleační místa a počet jader v tavenině. Ultrazvuk (UST) tavenin vést k heterogenní nukleaci a roztříštěnosti dendritů, tak, aby výsledný produkt vykazuje významně Higer zjemnění struktury zrn.
Ultrazvuková kavitace způsobí i smáčení nekovových nečistot v tavenině. Tyto nečistoty převedeny na nukleační místa, které jsou výchozími body tuhnutí. Protože tyto body jsou nukleační před tuhnutí vpředu, nenastane růst dendritických struktur.

Makrostruktura Ti slitiny po ošetření ultrazvukem (Ruirun et al., 2017)

Dendrit fragmentace: Tání dendritů obvykle začíná u kořene vlivem místního zvýšení teploty a segregaci. UST vytváří silné proudění (přenos tepla hmoty pohybu tekutiny) a rázových vln v tavenině, takže dendrity jsou roztříštěný. Horký vzduch může podporovat dendritů fragmentaci v důsledku extrémních lokálních teplot, jakož i kolísání složení a podporuje difúzi solutu. Kavitační rázové vlny napomáhá rozbití těchto tání kořenů.

Ultrazvukový odplynění kovové slitiny

Odplynění je další důležitý efekt výkonových ultrazvukem na kapalné a polotuhé kovů a slitin. Akustická kavitace vytváří střídavý Nízký tlak / vysoký tlakových cyklů. V tlakových cyklů nízké, malé vakuové bublinky dochází v kapalině nebo suspenzi. Tyto vakuové bubliny působí jako jádra pro tvorbu vodíkových a plynných bublin. Vzhledem k tvorbě větších vodíkových bublin, plynové bubliny. Akustické toku a streamování pomáhat plovoucí těchto bublin k povrchu a ven z taveniny, takže plyn může být odstraněna a koncentrace plynu v tavenině se sníží.
Ultrazvukový odplynění snižuje pórovitost kovu dosahující tím vyšší hustotu materiálu v konečném produktu kovu / slitiny.
Ultrazvukový odplynění hliníkových slitin zvýšit mez pevnosti v tahu a tažnost materiálu. Silové průmyslové ultrazvukové systémy počítat jako nejlepší mezi ostatními komerčními metodami odplynění ohledně účinnosti a zpracování času. Kromě toho, proces plnění formy se zlepší v důsledku nižší viskozity taveniny.

Kompresivní vlastnosti Ti44Al6Nb1Cr2V rámci různých časů ultrazvuku.

Sonocapillary efekt během filtrace

Ultrazvukový kapilární účinek (UCE) v tekuté kovy je hnací efekt pro odstranění oxidových vměstků v ultrazvukem asistované filtraci tavenin. (Ekůže et al 2014:. 120ff.)
Filtrace slouží k odstranění nekovových nečistot z taveniny. Během filtrace se tavenina prochází různé oka (např. Ze skleněných vláken), pro oddělení nežádoucích inkluze. Čím menší je velikost ok, tím lepší je výsledek filtrace.
Za běžných podmínek, může tavenina neprojde dvouvrstvé filtry s velmi úzkou velikosti pórů 0,4-0,4mm. Nicméně podle ultrazvukem asistované filtrace taveniny je umožněno projít ok póry v důsledku sonocapillary účinku. V tomto případě se filtr kapiláry udržet i nekovové nečistoty 1-10μm. Vzhledem ke zvýšené čistoty slitiny, je tvorba vodíkových pórů na oxidy je zabráněno tak, že únavová pevnost slitiny se zvyšuje.
Ekůže a kol. (2014:. 120ff), ukázaly, že ultrazvukové filtrace umožňuje čistit hliníkové slitiny AA2024, AA7055 a AA7075 pomocí vícevrstvé filtry ze skleněných vláken (až s 9 vrstev) s 0,6×00,6 mm mesh póry. Když se ultrazvukový proces filtrace v kombinaci s přidáním očkovací látky, se dosáhne současného zjemnění zrna.

ultrazvukové výztuže

Ultrazvuku je prokázáno, že je vysoce účinný na dispergování nanočástic rovnoměrně do suspenze. Z tohoto důvodu, ultrazvukové dispergátory jsou nejběžnější zařízení pro výrobu nanomateriálů vyztužených kompozitů.
Nanočástice (např. Al₂Ó₃/ SiC, CNT) se používají jako výztužný materiál. Tyto nanočástice se přidá do roztavené slitiny a disperguje ultrazvukem. Akustická kavitace a streamování zlepšuje deaglomeraci a smáčivost částic, což má za následek zlepšenou pevnost v tahu, mez kluzu, a prodloužení.

Ultrazvuková zařízení pro Heavy-Duty aplikace

Využití energie ultrazvuku v metalurgii vyžaduje robustní, spolehlivé ultrazvukové systémy, které mohou být instalovány v náročných prostředích. Hielscher Ultrazvuk dodává průmyslové třídy ultrazvukové zařízení pro instalaci v těžkých aplikací a náročných prostředích. Všechny naše ultrasonicators jsou postaveny na 24/7 provoz. Výkonové ultrazvukové systémy Hielscher jsou spárovány s robustnost, spolehlivost a přesné ovladatelnosti.
náročné procesy – jako je například rafinace kovových tavenin – vyžadovat schopnost intenzivního ultrazvuku. Hielscher Ultrazvuk’ Průmyslové ultrazvukové procesory poskytují velmi vysoké amplitudy. Amplitudy až 200 um lze snadno průběžně probíhat 24/7 provoz. Pro ještě vyšší amplitudy, přizpůsobené ultrazvukové sonotrody jsou k dispozici.
Pro použití ultrazvuku velmi vysoké tekutiny a teploty taveniny, Hielscher nabízí různé sonotrodes a přizpůsobená doplňky k zajištění optimálních výsledků zpracování.
Níže uvedená tabulka vám dává informaci o přibližné zpracovatelské kapacity našich ultrasonicators: