Gravitatsioonvalu – optimeeritud tahkumine ultraheli töötlusega

Ultraheli pakub skaleeritavat ja energiatõhusat võimalust gravitatsioonvaluga valmistatud metallide mikrostruktuuri optimeerimiseks – see ületab lõhe valu majanduslikkuse ja kõrgete jõudlusnõuete vahel. Gravitatsioonvalu puhul on tahkumise kontroll oluline kõrge jõudlusega metallkomponentide saamiseks. Sulametallide ultraheli töötlus (sonikeerimine) tahkumise ajal on võimas, mittekeemiline peenendusmeetod, mis parandab valu kvaliteeti mikrostruktuuri tasandil. Ultraheliga toetatud tahkumine soodustab heterogeenset tuumistumist, lõhub dendriitseid struktuure ning homogeniseerib temperatuuri ja lahustunud aine jaotust sulamis.

Metallisulamite ultraheliga soodustatud tahkumine

Sulametallide ultraheli töötlus tahkumise ajal on võimas, mittekeemiline peenendusmeetod, mis parandab valu kvaliteeti mikrostruktuuri tasandil. Suure intensiivsusega ultraheli vibratsiooni sulamisse juhtimisel tekivad akustiline kavitatsioon ja akustiline vool. Need nähtused soodustavad heterogeenset tuumistumist, lõhuvad dendriitseid struktuure ning homogeniseerivad temperatuuri ja lahustunud aine jaotust sulamis.
Seetõttu annab ultraheliga toetatud tahkumine oluliselt peenema ja ühtlasema terastruktuuri, väiksema segregatsiooni ning paremad mehaanilised omadused, nagu tugevus, plastsus ja väsimuskindlus. Eriti gravitatsioonvalu puhul, kus toitepeade piirkonnad kalduvad hilja tahkuma ja sellega seotud defektidele, võib ultraheli sihipärane rakendamine kohalikult parandada tahkumiskineetikat ning anda struktuurselt paremaid komponente.

Metallurgilised väljakutsed ja ultraheliga tahkumine lahendusena

Riedeli et al. (2019) hiljutine uuring on näidanud, et ultraheli integreerimine alumiiniumvalu tahkumisfaasi ajal peenendab oluliselt terastruktuuri ja parandab kohalikke mehaanilisi omadusi. Hielscheri ultraheli sondidega, mis on spetsiaalselt välja töötatud sulametalli sukeldamiseks, on ultraheliga tahkumine töökindel lahendus parema survevalu jaoks.
Alumiiniumisulamite gravitatsioonvalu – eriti AlSi7Mg0.3 (A356) – on autotööstuses ning lennundus- ja kosmosesektoris laialdaselt kasutusel. Toitepeade lähedased alad tahkuvad aga sageli viimasena, mis aeglasema jahtumiskiiruse tõttu annab jämedama mikrostruktuuri. See toob kaasa nendes piirkondades halvemad mehaanilised omadused, vähendab komponendi üldist terviklikkust ja raskendab järgnevat mehaanilist töötlemist.
Traditsioonilistel meetoditel selle leevendamiseks – nagu keemilised terapeenendajad (nt Al-Ti-B meistersulamid), tõhustatud jahutus ja vormi kujunduse optimeerimine – on piirangud. Need ei suuda sageli tagada ühtlast mikrostruktuuri kogu valandis ning võivad tuua kaasa lisandeid või nõuda suurt energiakulu.

Sulaalumiiniumi ultraheliga toetatud tahkumine toob kaasa mehaaniliste omaduste järkjärgulise paranemise ja ühtlasema jaotuse ning tõmbetugevuse üldise suurenemise.

Ultraheliga tahkumine

• Kuni 30% väiksem dendriitharude vahe (DAS) toitepeade lähedastes piirkondades.
• Oluliselt suurem kõvadus ja tõmbetugevus, eriti varem nõrkades piirkondades.
• Mehaaniliste omaduste parem isotroopsus, mis võimaldab õhemaid seinakujundusi ilma jõudlust ohverdamata.

Suure jõudlusega ultraheli sondid survevalu jaoks

Hielscher pakub suure jõudlusega ultraheli protsessoreid, mis on varustatud spetsiaalselt välja töötatud keraamiliste sonotroodidega. Spetsiaalselt konstrueeritud ultraheli keraamilised sondid sobivad pidevaks ultraheli töötluseks kõrgel temperatuuril ning jahutatud pikendus kaitseb muundurit termiliste kahjustuste eest.
Need sonotroodid on:

• termiliselt stabiilsed üle 700°C
• kavitatsioonikindlad, vähendades erosiooni ja saastumist
• kohandatavad integreerimiseks toitepeasse või valuvormide südamikku

Nende kompaktne konstruktsioon võimaldab neid paigaldada olemasolevatele survevalu seadmetele, avades tee uuele protsessi kontrolli ja korratavuse tasemele alumiiniumvalus.

Hielscheri tööstusklassi seadmetega teostatud ultraheliga tahkumistöötlus muudab selle meetodi võimsaks vahendiks, mis aitab:

• vähendada valudefekte
• parandada mehaanilist töökindlust
• alandada järeltöötluse kulusid

Alloleval tabelil on loetletud meie ultraheli protsessorid, mis sobivad gravitatsioonvalu jaoks:

Disain, tootmine ja nõustamine – Saksamaal valmistatud kvaliteet

Hielscheri ultrasonikaatorid on tuntud oma kõrgeima kvaliteedi ja disainistandardite poolest. Töökindlus ja lihtne kasutamine võimaldavad meie ultrasonikaatorite sujuvat integreerimist tööstusrajatistesse. Hielscheri ultrasonikaatorid saavad hõlpsasti hakkama rasketes tingimustes ja nõudlikes keskkondades.

Hielscher Ultrasonics on ISO sertifitseeritud ettevõte ning pöörab erilist tähelepanu suure jõudlusega ultrasonikaatoritele, mis on varustatud tipptehnoloogia ja kasutajasõbralikkusega. Loomulikult vastavad Hielscheri ultrasonikaatorid CE nõuetele ning UL-i, CSA ja RoHs-i nõuetele.