Hielscher Ultralydsteknologi

Ultralydbehandling af metalmelter

  • Effekt ultralyd i smeltede metaller og legeringer viser forskellige gavnlige virkninger, såsom strukturering, afgassning og forbedret filtrering.
  • Ultrasonic fremmer den ikke-dendritiske størkning i flydende og halvfaste metaller.
  • Sonikering har betydelige fordele ved den mikrostrukturelle forbedring af dendritiske korn og primære intermetalliske partikler.
  • Desuden kan effekt ultralyd anvendes målrettet til at reducere metal porøsitet eller til at producere meso-porøse strukturer.
  • Sidst men ikke mindst forbedrer effekten ultralyd kvaliteten af ​​støbegods.

 

Ultralydsolidering

Dannelsen af ​​ikke-dendritiske strukturer under størkning af metalmelter påvirker materialets egenskaber, såsom styrke, duktilitet, sejhed og / eller hårdhed.
Ultralydsændret kornkernation: Akustisk kavitation og dens intense forskydningskræfter forøger nucleationsstederne og antallet af kerner i smelten. Ultralydbehandling (UST) af smelter resulterer i en heterogen kernning og fragmenteringen af ​​dendritter, således at slutproduktet viser en markant højere kornforfining.
Ultralydkavitation forårsager en jævn fugtning af ikke-metalliske urenheder i smelten. Disse urenheder bliver til nucleationssteder, som er udgangspunktet for størkning. Fordi disse nukleationspunkter er foran størkningsfronten, forekommer der ikke vækst af dendritiske strukturer.

Ultralydsbehandling af metal smelter forbedrer kornstrukturen.

Makrostruktur af Ti-legering efter ultralydbehandling (Ruirun et al., 2017)

Dendrit-fragmentering: Smeltningen af ​​dendritter begynder sædvanligvis ved roden på grund af lokal temperaturstigning og segregering. UST genererer stærk konvektion (varmeoverførsel ved massebevægelse af en væske) og stødbølger i smelten, således at dendritterne er fragmenterede. Konvektion kan fremme dendritfragmentation på grund af ekstreme lokale temperaturer såvel som sammensætningsvariationer og fremmer diffusion af opløst stof. Kavitationschokbølgerne hjælper bruddet af disse smeltende rødder.

Ultralyd Afgasning af Metalliske Legeringer

Afgasning er en anden vigtig effekt af effekt ultralyd på flydende og halvfaste metaller og legeringer. Den akustiske kavitation skaber vekslende lavtryks / højtrykscyklusser. Under lavtrykscyklusserne opstår der små vakuumbobler i væsken eller opslæmningen. Disse vakuumbobler virker som kerner til dannelse af hydrogen- og dampbobler. På grund af dannelsen af ​​større brintbobler stiger gasboblerne. Akustisk strømning og streaming hjælper flyden af ​​disse bobler til overfladen og ud af smelten, således at gassen kan fjernes, og gaskoncentrationen i smelten reduceres.
Ultralyd afgasning reducerer porøsiteten af ​​metallet og derved opnår en højere materialetæthed i det færdige metal / legeringsprodukt.
Ultralydsafgasning af aluminiumlegeringer øger materialets maksimale trækstyrke og duktilitet. Ultralydsystemer i industrielle kraftværker regnes som de bedste blandt andre kommercielle afgasningsmetoder med hensyn til effektivitet og behandlingstid. Desuden forbedres processen med formfyldning på grund af smeltens lavere viskositet.

Ultralydforbedring af Ti legering (Klik for større billede!)

Kompressive egenskaber af Ti44Al6Nb1Cr2V under forskellige lydbehandlingstider.

UIP1000hd er en kraftig ultralydsenhed, der bruges til materialeteknik, nanostrukturering og partikelmodifikation. (Klik for større billede!)

Dr. D. Andreeva demonstrerer proceduren for ultralyd strukturering
ved at bruge UIP1000hd ultralydapparat (20 kHz, 1000W). Billede af Ch. Wissler

Anmodning om oplysninger




Bemærk vores Fortrolighedspolitik.


Effekt af ultralydsvibrationer

Sonokapillær effekt under filtrering

Ultralydkapillær effekten (UCE) i flydende metaller er drivvirkningen til fjernelse af oxidindeslutninger under ultralyd-assisteret filtrering af smelte. (Eskin et al., 2014: 120ff.)
Filtrering bruges til at fjerne ikke-metalliske urenheder fra smelten. Under filtrering passerer smelten forskellige masker (fx glasfiber) for at adskille uønskede indeslutninger. Jo mindre maskestørrelsen er, desto bedre er filtreringsresultatet.
Under almindelige forhold kan smelten ikke passere et tolagsfilter med en meget smal porestørrelse på 0,4-0,4 mm. Under ultralyd-assisteret filtrering aktiveres smelten imidlertid til at passere meshporerne på grund af den sonokapillære virkning. I dette tilfælde bevarer filterkapillærerne endda ikke-metalliske urenheder på 1-10 μm. På grund af legeringens forbedrede renhed undgås dannelsen af ​​hydrogenporer ved oxiderne, således at legeringens træthedsstyrke øges.
Eskin et al. (2014: 120ff.) Har vist, at ultralydsfiltrering gør det muligt at rense aluminiumlegeringerne AA2024, AA7055 og AA7075 ved at anvende flerskiktsfiberfiltre (med op til 9 lag) med 0,6×0.6 mm mesh porer. Når ultralydsfiltreringsprocessen kombineres med tilsætning af inokulanter, opnås en samtidig kornforfining.

Ultralydforstærkning

Ultralydbehandling har vist sig at være yderst effektiv til at sprede nanopartikler ensartet i opslæmninger. Derfor er ultralydspredere det mest almindelige udstyr til fremstilling af nanoforstærkede kompositter.
Nano partikler (f.eks. Al2den3/ SiC, CNT'er) anvendes som forstærkende materiale. Nanopartiklerne tilsættes i den smeltede legering og dispergeres ultralydt. Den akustiske kavitation og strømning forbedrer deagglomerering og befugtelighed af partiklerne, hvilket resulterer i en forbedret trækstyrke, udbyttestyrke og forlængelse.

Ultralyd enhed UIP2000hdT (2kW) med Cascatrode

Anmodning om oplysninger




Bemærk vores Fortrolighedspolitik.


Ultralyd udstyr til heavy duty applikationer

Anvendelsen af ​​ultralyd i metallurgi kræver robuste, pålidelige ultralydsystemer, der kan installeres i krævende miljøer. Hielscher Ultrasonics leverer ultrasonisk udstyr til industriel kvalitet til installationer i kraftige applikationer og ru miljøer. Alle vores ultralydapparater er bygget til 24/7 drift. Hielscher's ultralydsystemer med høj effekt er parret med robusthed, pålidelighed og præcis styrbarhed.
Krævende processer – såsom raffinering af metal smelter – kræver evnen til intens lydbehandling. Hielscher Ultrasonics’ Industrielle ultralydsprocessorer leverer meget høje amplituder. Amplituder på op til 200 μm kan let løbende køre i 24/7 drift. Til endnu højere amplituder er der til rådighed tilpassede ultralydssonotroder.
Til sonication af meget høje væske- og smeltetemperaturer tilbyder Hielscher forskellige sonotroder og tilpassede tilbehør for at sikre optimale behandlingsresultater.
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater:

Batch Volumen Strømningshastighed Anbefalede enheder
10 til 2000 ml 20 til 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 til 20L 0.2 til 4L / min UIP2000hdT
10 til 100 l 2 til 10 l / min UIP4000
na 10 til 100 l / min UIP16000
na større klynge af UIP16000

Kontakt os! / Spørg Os!

Bed om mere information

Brug venligst nedenstående formular, hvis du ønsker at anmode om yderligere oplysninger om ultralydshomogenisering. Vi vil være glade for at tilbyde dig en ultralyds-system opfylder dine krav.









Bemærk venligst, at vores Fortrolighedspolitik.


Litteratur / Referencer

  • Eskin, Georgy I .; Eskin, Dmitry G. (2014): Ultralydbehandling af lette legeringer smelter. CRC Press, Teknologi & Ingeniør 2014.
  • Jia, S .; Xuan, Y .; Nastac, L .; Allison, PG; Rushing, TW: (2016): Mikrostruktur, mekaniske egenskaber og brudadfærd af 6061 aluminiumlegeringsbaserede nanokompositstøbninger fremstillet ved ultralydbehandling. International Journal of Cast Metals Research, Vol. 29, udg. 5: TMS 2015 årsmøde og udstilling 2016. 286-289.
  • Ruirun, C. et al. (2017): Effekter af ultralydsvibrationer på mikrostrukturen og mekaniske egenskaber ved højlegerende TiAl. Sci. Rep. 7, 2017.
  • Skorb, EV; Andreeva, DV (2013): Bio-inspireret ultralydassisteret konstruktion af syntetiske svampe. J. Mater. Chem. A, 2013,1. 7547-7557.
  • Tzanakis, I .; Xu, WW; Eskin, GD; Lee, PD; Kotsovinos, N. (2015): In situ observation og analyse af ultralyd kapillær effekt i smeltet aluminium. Ultrasonic Sonochemistry 27, 2015. 72-80.
  • Wu, WW ;; Tzanakis, I .; Srirangam, P .; Mirihanage, WU; Eskin, GD; Bodey, AJ; Lee, PD (2015): Synkrotron Kvantificering af Ultralyd Cavitation og Bubble Dynamics i Al-10Cu Smelter.


Fakta Værd at vide

Power Ultralyd og Cavitation

Når højintensive ultralydbølger kobles i væsker eller slam, fænomenet kavitation opstår.
Høj effekt, lavfrekvente ultralyd forårsager dannelsen af ​​kavitationsbobler i væsker og opslæmninger på en kontrolleret måde. Intense ultralydbølger skaber alternerende lavtryks- / højtrykscyklusser i væsken. Disse hurtige trykændringer genererer hulrum, de såkaldte kavitationsbobler. Ultralyd inducerede kavitationsbobler kan betragtes som kemiske mikroreaktorer, der tilvejebringer høje temperaturer og tryk i den mikroskopiske skala, hvor dannelsen af ​​aktive arter såsom frie radikaler fra opløste molekyler forekommer. I forbindelse med materialekemi har ultralydkavitation det unikke potentiale for lokalt katalyserende høj temperatur (op til 5000 K) og højtryks (500atm) reaktioner, mens systemet forbliver makroskopisk nær stuetemperatur og omgivelsestryk. (jf. Skorb, Andreeva 2013)
Ultralydsbehandlinger (UST) er hovedsagelig baseret på cavitational effekter. Til metallurgi er UST en yderst fordelagtig teknik til forbedring af støbning af metaller og legeringer.