Alumiiniseossulien kaasunpoisto ultraäänellä

Alumiini- ja seossulista voidaan poistaa kaasuja tehokkaasti suorituskykyisen ultraäänikäsittelyn avulla. Voimakkaat ultraääniaallot edistävät vedyn ja muiden ei-toivottujen kaasujen yhdistymistä, jotta ne voidaan poistaa tehokkaasti metallisulasta. Ultraäänikaasunpoistolaitteita on saatavana erittäin korkeissa lämpötiloissa tapahtuvaan käyttöön ja raskaaseen käyttöön.

Sulien alumiiniseosten kaasunpoisto ultraäänellä

Kavitaation tuottaminen nestemäisissä metalleissa on erittäin vaativa sovellus, ja riittävän ja luotettavan kavitaation tuottamiseen metallisulissa on vain hyvin harvoja menetelmiä. Kavitaation muodostumisnopeus ja voimakkuus ovat kuitenkin ratkaisevia kaasunpoiston tuloksiin vaikuttavia tekijöitä. Tehokas kaasunpoisto edellyttää luotettavaa kavitaatiota, jotta metallisulan rakenne hienontuu mahdollisimman paljon. Suorituskykyisellä ultraäänellä tuotettu voimakas akustinen kavitaatio voi parantaa kaasunpoistoa 30–60 %. Samalla ultraäänikäsittely voi parantaa metallisulien raekoon hienontumista merkittävästi.

Alumiiniseossulien ultraäänikaasunpoiston edut

Koska kaasunpoisto metallisulista, kuten alumiiniseoksista, on vaativa tehtävä, joka vaikuttaa voimakkaasti metallien ja painevalujen laatuun, teho-ultraäänellä tehtävää kaasunpoistoa pidetään lupaavana menetelmänä – erityisesti sen etujen vuoksi.

Kaasukuplien tehokas poisto: Ultraäänisondilla tehtävä kaasunpoisto on erittäin tehokas menetelmä kaasukuplien poistamiseen metallisulista. Suuritaajuiset ultraääniaallot saavat kuplat nousemaan sulan pinnalle ja poistumaan, mikä vähentää sulan kaasupitoisuutta merkittävästi.
Paremmat materiaaliominaisuudet: Kaasukuplien poistaminen metallisulista voi parantaa merkittävästi syntyvän materiaalin mekaanisia ja fysikaalisia ominaisuuksia. Tämä johtuu siitä, että kaasukuplat voivat toimia jännityskeskittyminä, jotka heikentävät lujuutta ja sitkeyttä.
Parempi valulaatu: Ultraäänikaasunpoisto voi myös parantaa valulaatua vähentämällä huokoisuutta ja muita kaasukupliin liittyviä valuvirheitä.
Vähemmän kuonaa: Ultraäänikaasunpoistossa syntyy vähemmän kuonaa. Siksi ultraäänikaasunpoistolaitteet tehostavat metallien kaasunpoistoa.
Raekoon hienontuminen: Ultraäänikäsittelyä käytetään lisäksi metallisulien raerakenteen parantamiseen. Näin metallin laatu paranee entisestään.

Ultraäänikaasunpoiston prosessiparametrit: Sondityyppisiä ultraäänikaasunpoistolaitteita pidetään yhtenä luotettavimmista kaasunpoistomenetelmistä, joiden toimivuus on osoitettu tieteellisesti pienessä ja suuressa mittakaavassa. Voimakkaan akustisen kavitaation syntyminen riippuu useista tekijöistä, kuten ultraääniprosessin parametreista, metallin koostumuksesta, pintajännityksestä, sulan lämpötilasta ja viskositeetista sekä metallisulan kaasusulkeumien tilavuudesta ja liukenemisasteesta. Ultraääniprosessin parametrit voidaan säätää tarkasti metallisulan koostumuksen ja vaikuttavien tekijöiden mukaan, jotta saavutetaan oikea kavitaation voimakkuus. Ultraääniparametrien tarkka säätäminen on metallisulien ultraäänikaasunpoiston etujen perusta. Ultraäänikaasunpoiston tärkeimpiä etuja ovat suuri kaasunpoistonopeus ja prosessin vähäisemmät ympäristövaikutukset. Koska ultraäänikaasunpoistossa syntyy vain hyvin vähän kuonaa, metallisulien ultraäänikaasunpoisto on vihreä, ympäristöystävällinen menetelmä.

Alumiini- ja seossulien kaasunpoisto ultraäänellä

Ultraäänikaasunpoisto on toimivaksi osoitettu menetelmä alumiiniseosten tiheyden kasvattamiseen ja niiden vetypitoisuuden vähentämiseen. Verrattuna vaihtoehtoisiin kaasunpoistomenetelmiin, kuten pyörivällä sekoittimella tehtävään kaasunpoistoon, ultraäänikaasunpoisto erottuu nopeudellaan ja tehokkuudellaan. Tutkimukset ovat osoittaneet, että ultraäänisondiin perustuva kaasunpoistojärjestelmä oli noin 3 kertaa nopeampi kuin pyörivään sekoittimeen perustuva kaasunpoisto.
Koska ultraäänikaasunpoistoon ei sisälly tavanomaista metallin sekoittamista, sulan pinnalla oleva suojaava alumiinioksidikerros ei rikkoudu. Alumiinioksidikerroksen säilyttäminen ehjänä estää alumiinioksidin joutumisen alumiinisulaan, jolloin kerros säilyttää suojaavan vaikutuksensa ilmakehän epäpuhtauksia vastaan. Ultraäänikaasunpoisto parantaa alumiiniseosten raekoon hienontumista ja rakennetta. Tämä yhdessä ultraäänen edistämän ei-metallisten kaasusulkeumien poistumisen kanssa tekee metallisulien ultraäänikäsittelystä ylivertaisen menetelmän korkealaatuisten metallivalujen valmistukseen.

Tämä video esittelee viskoosin öljyn (40cP) tehokkaan kaasunpoiston. Ultraäänikäsittely poistaa nesteessä olevat pienet kaasukuplat ja vähentää liuenneen kaasun määrän luonnollisen tasapainotason alapuolelle.

Kaasunpoistovaikutustensa lisäksi Hielscherin ultraäänilaitteet parantavat myös metallisulien jähmettymistä valun aikana. Lue lisää alumiinisulien ultraääniavusteisesta jähmettymisestä!

Suorituskykyiset ultraäänilaitteet metallisulien kaasunpoistoon

Kaasunpoisto metallisulista, kuten alumiiniseoksista, edellyttää suorituskykyisiä, suuritehoisia ultraäänilaitteita. Ultraäänisondin on oltava määritelty käytettäväksi korkeissa lämpötiloissa ja suurilla viskositeeteilla. Ultraäänilaitteen on kyettävä tuottamaan ja ylläpitämään vakioamplitudeja pitkiä aikoja. Hielscher Ultrasonics on erikoistunut suuritehoisten ultraäänilaitteiden kehittämiseen, valmistukseen ja jakeluun vaativiin sovelluksiin, kuten metallisulien kaasunpoistoon korkeissa lämpötiloissa ja raskaassa käytössä. Hielscher Ultrasonics toimittaa suorituskykyisiä ultraäänilaitteita kaikkiin mittakaavoihin sekä erityisesti nestemäisten metallien käsittelyyn kehitettyjä ultraäänisondeja ja on kumppanisi luotettavassa ja tehokkaassa metallisulien käsittelyssä.

Suunnittelu, valmistus ja konsultointi – Saksassa valmistettua laatua

Hielscherin ultraäänilaitteet tunnetaan korkeimmista laatu- ja suunnittelustandardeistaan. Kestävyys ja helppokäyttöisyys mahdollistavat ultraäänilaitteidemme sujuvan integroinnin teollisuuslaitoksiin. Hielscherin ultraäänilaitteet selviytyvät helposti ankarista olosuhteista ja vaativista ympäristöistä.

Hielscher Ultrasonics on ISO-sertifioitu yritys, joka painottaa erityisesti suorituskykyisiä ultraäänilaitteita, joissa yhdistyvät uusinta tekniikkaa edustava teknologia ja käyttäjäystävällisyys. Hielscherin ultraäänilaitteet ovat luonnollisesti CE-vaatimusten mukaisia ja täyttävät UL-, CSA- ja RoHs-vaatimukset.

Alla oleva taulukko antaa käsityksen ultraäänilaitteidemme likimääräisestä käsittelykapasiteetista:

Erätilavuus	Tilavuusvirta	Suositellut laitteet
0,5–1,5 mL	n.a.	VialTweeter
1–500 mL	10–200 mL/min	UP100H
10–2 000 mL	20–400 mL/min	UP200Ht, UP400St
0,1–20 L	0,2–4 L/min	UIP2000hdT
10–100 L	2–10 L/min	UIP4000hdT
15–150 L	3–15 L/min	UIP6000hdT
n.a.	10–100 L/min	UIP16000
n.a.	suurempi	ryhmä laitteita UIP16000

Ota yhteyttä! / Kysy meiltä!

Liittyvät aiheet

Kirjallisuus / Lähteet

Wang, C., Connolley, T., Tzanakis, I., Eskin, D., & Mi, J. (2019): Characterization of Ultrasonic Bubble Clouds in A Liquid Metal by Synchrotron X-ray High Speed Imaging and Statistical Analysis. Materials (Basel, Switzerland), 13(1), 44.
I. Tzanakis, W.W. Xu, G.S.B. Lebon, D.G. Eskin, K. Pericleous, P.D. Lee (2015): In Situ Synchrotron Radiography and Spectrum Analysis of Transient Cavitation Bubbles in Molten Aluminium Alloy. Physics Procedia, Volume 70, 2015. 841-845.
Shusen, Wu; Liu, Longfei; Qianqian, Ma; Youwu, Mao; Ping, An. (2012): Degassing effect of ultrasonic vibration in molten melt and semi-solid slurry of Al-Si alloys. Foundry 9, 2012. 201-206.