Gravitatsioonivalu – Optimeeritud tahkestamine sonikatsiooni abil

Ultraheli pakub skaleeritavat ja energiatõhusat võimalust gravitatsioonivalmistatud metallide mikrostruktuuri optimeerimiseks. – ületada lõhe valukulude kokkuhoiu ja suure jõudluse nõuete vahel. Gravitatsioonivalu puhul on tahkumise kontrollimine oluline, et saavutada suure jõudlusega metallkomponente. Sulatatud metallide soniseerimine tahkumise ajal kujutab endast võimsat mittekeemilist rafineerimismeetodit, mis parandab valukvaliteeti mikrostruktuuri tasandil. Ultraheli abil toimuv tahkestamine soodustab heterogeenset nukleatsiooni, lõhub dendriitseid struktuure ning homogeniseerib temperatuuri ja lahustunud ainete jaotust sulas.

Ultraheli abil toimuv metallisulamite tahkestumine

Sulametallide ultrahelitöötlus tahkumise ajal on võimas mittekeemiline rafineerimismeetod, mis parandab valukvaliteeti mikrostruktuuri tasandil. Kõrge intensiivsusega ultraheli vibratsioonide sisseviimisega sulasse tekitatakse akustiline kavitatsioon ja voogamine. Need nähtused soodustavad heterogeenset nukleatsiooni, häirivad dendriitseid struktuure ning homogeniseerivad temperatuuri ja lahustunud ainete jaotust sulas.
Selle tulemusena saavutatakse ultraheli abil toimuva tahkestamise tulemusel oluliselt peenem ja ühtlasem terastruktuur, väheneb segregatsioon ja paranevad mehaanilised omadused, näiteks tugevus, plastilisus ja väsimuskindlus. Eriti gravitatsioonivalu puhul, kus söödatsoonid on kalduvad hilisele tahkestumisele ja sellega seotud defektidele, võib ultraheli sihipärane kasutamine kohalikul tasandil parandada tahkestumise kineetikat ja anda struktuuriliselt paremaid komponente.

Metallurgilised väljakutsed ja ultraheli tahkestamine kui lahendus

Riedeli jt (2019) hiljutised uuringud on näidanud, et ultraheli integreerimine alumiiniumvalu tahkumisfaasis täpsustab oluliselt terastruktuuri ja parandab kohalikke mehaanilisi omadusi. Hielscheri ultrahelisondide abil, mis on spetsiaalselt projekteeritud sulametallile uputamiseks, on ultraheli tahkestamine kindel lahendus parema survevalu jaoks.
Alumiiniumisulamite gravitatsioonivalu – eriti AlSi7Mg0,3 (A356) – kasutatakse laialdaselt auto- ja lennundussektoris. Kuid söötjate läheduses olevad alad tahkestuvad sageli viimasena, mille tulemuseks on aeglasema jahutuskiiruse tõttu jämedamad mikrostruktuurid. See toob kaasa halvemad mehaanilised omadused nendes piirkondades, vähendades detaili üldist terviklikkust ja raskendades järgnevat mehaanilist töötlemist.
Traditsioonilised meetodid selle leevendamiseks – näiteks keemilised terade rafineerijad (nt Al-Ti-B master sulamid), täiustatud jahutus ja vormide disaini optimeerimine. – on piirangud. Nad ei saavuta sageli ühtlast mikrostruktuuri kogu valukihi ulatuses ja võivad lisada lisandeid või nõuda suurt energiakulu.

Ultraheli abil toimuv sulatatud alumiiniumi tahkestamine toob kaasa mehaaniliste omaduste järkjärgulise paranemise ja ühtlasema jaotumise ning tõmbetugevuse üldise suurenemise.

Ultraheli tahkestamine

• Dendriitiliste harude vahekauguse (DAS) vähenemine kuni 30% võrra feeder-naabertsoonides.
• Kõvaduse ja tõmbetugevuse märkimisväärne suurenemine, eriti varem nõrkades piirkondades.
• Mehaaniliste omaduste parem isotroopia, mis võimaldab õhemate seinte konstruktsiooni ilma jõudluse vähenemiseta.

Kõrge jõudlusega ultraheli sondid survevalu jaoks

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

• Termiliselt stabiilne üle 700°C
• Kavitatsioonikindel, minimeerides erosiooni ja saastumist
• Kohandatav söötja või südamiku integreerimiseks valuvormidesse

 
Nende kompaktne konstruktsioon võimaldab paigaldada need olemasolevatesse survevalu seadeldistesse, avades ukse uuele tasemele protsessi kontrollimisel ja kordatavuse saavutamisel alumiiniumvalu puhul.

Ultraheli tahkestamise töötlemine Hielscheri tööstusliku kvaliteediga seadmetega asetab selle meetodi võimsaks vahendiks:

• Valuvigade vähendamine
• Mehaanilise töökindluse suurendamine
• Järeltöötluskulude vähendamine

 
 
Alljärgnevas tabelis on loetletud meie ultraheliprotsessorid, mis sobivad gravitatsioonivaluks:

Disain, tootmine ja nõustamine – Kvaliteet Valmistatud Saksamaal

Hielscheri ultrasonikaatorid on tuntud oma kõrgeimate kvaliteedi- ja disainistandardite poolest. Vastupidavus ja lihtne kasutamine võimaldavad meie ultrasonikaatorite sujuvat integreerimist tööstusrajatistesse. Hielscheri ultrasonikaatorid saavad kergesti käsitseda karmid tingimused ja nõudlikud keskkonnad.

Hielscher Ultrasonics on ISO sertifitseeritud ettevõte ja paneb erilist rõhku suure jõudlusega ultrasonikaatoritele, millel on tipptasemel tehnoloogia ja kasutajasõbralikkus. Loomulikult on Hielscheri ultrasonikaatorid CE-nõuetele vastavad ja vastavad UL, CSA ja RoHs nõuetele.