Metallisulan ultraäänikäsittely

  • Teho-ultraääni sulassa metallissa ja seoksissa osoittaa erilaisia ​​edullisia vaikutuksia, kuten strukturointi, kaasunpoisto ja parantunut suodatus.
  • Ultrasonication edistää ei-dendriittistä jähmettymistä nestemäisissä ja puolikiinteissä metalleissa.
  • Sonikaatiolla on merkittäviä etuja dendriittisten jyvien ja primaaristen metallien välisten hiukkasten mikrorakenteeseen.
  • Lisäksi teho-ultraääntä voidaan käyttää tarkoituksenmukaisesti metallin huokoisuuden pienentämiseen tai mesohuokoisten rakenteiden tuottamiseksi.
  • Viimeisenä mutta ei vähäisimpänä, teho-ultraäänellä parannetaan valukappaleiden laatua.

Metallisulan ultraääni jähmettyminen

Muiden kuin dendriittisten rakenteiden muodostuminen metallien sulattamisen aikana vaikuttaa materiaalin ominaisuuksiin, kuten vahvuus, sitkeys, sitkeys ja / tai kovuus.
Ultrasonically changed grain nucleation: Akustinen kavitaatio ja sen voimakkaat leikkausvoimat lisäävät sulan ytimien ydinkohtia ja määrää. Sulan ultraäänikäsittely johtaa heterogeeniseen nukleaatioon ja dendriittien pirstoutumiseen siten, että lopputuotteella on huomattavasti suurempi viljan jalostus.
Ultrasonic kavitaatio aiheuttaa epä- metallisten epäpuhtauksien tasaisen kostuttamisen sulassa. Nämä epäpuhtaudet muuttuvat ydintymispaikoiksi, jotka ovat jähmettymisen lähtökohdat. Koska nämä ydintämispisteet ovat ennen jähmettymistä eteenpäin, dendriittisten rakenteiden kasvua ei tapahdu.

Intensiivinen ultrasonication parantaa metallisulan raerakennetta ja auttaa siten täyttämään painevalun laatustandardit.

Ti-seoksen makrorakenne ultraäänikäsittelyn jälkeen. Ultrasonication johtaa merkittävästi hienostuneeseen viljarakenteeseen.

Informaatio pyyntö




Huomaa, että Tietosuojakäytäntö.


Metallien ja zeoliittien ultraääninanorakenne on erittäin tehokas tekniikka korkean suorituskyvyn katalyyttien tuottamiseksi.

Dr. Andreeva-Bäumler, Bayreuthin yliopisto, työskentelee ultraäänilaitteen UIP1000hdT kanssa metallien nanorakenteessa.

Ultraäänivaikutukset seokseen Vickerin kovuus: Ultrasonication parantaa Vickersin mikrokovuutta metallissa

Ultraäänivaikutukset seokseen Vickerin kovuus: Ultrasonication parantaa Vickersin mikrokovuutta metallissa
(tutkimus ja grafiikka: ©Ruirun et ai., 2017)

 
Dendriitin pirstoutuminen: Dendriittien sulaminen alkaa yleensä juuresta paikallisen lämpötilan nousun ja segregaation vuoksi. Sonikaatio tuottaa voimakasta konvektiota (lämmönsiirto nesteen massaliikkeellä) ja iskuaaltoja sulassa niin, että dendriitit pirstoutuvat. Konvektio voi edistää dendriitin pirstoutumista äärimmäisten paikallisten lämpötilojen sekä koostumuksen vaihteluiden vuoksi ja edistää liuenneen aineen diffuusiota. Kavitaatio-iskuaallot auttavat sulavien juurien rikkoutumisessa.

Metalliseosten ultraäänipoistuminen

Kaasunpoisto on toinen tärkeä teho ultraäänitekniikka nestemäisille ja puolikiinteille metalleille ja seoksille. Akustinen kavitaatio luo vuorottelevat matalapaine / korkeapaineiset syklit. Alhaisissa paineissa sykleissä nesteen tai lietteen pieniä tyhjiökuplia esiintyy. Nämä alipainekuplat toimivat ytimina vety- ja höyrykuplien muodostumiselle. Suurien vetykuplien muodostumisen ansiosta kaasukuplat nousevat. Akustinen virtaus ja virtaus auttavat näiden kuplien kellumista pinnalle ja sulasta, niin että kaasu voidaan poistaa ja sulaa kaasupitoisuus pienenee.
Ultrasonic-kaasunpoisto vähentää metallin huokoisuutta saavuttaen siten suuremman materiaalin tiheyden lopullisessa metalliseosteessa.
Alumiiniseosten ultraäänellä tapahtuva kaasunpoisto nostaa lopullista materiaalin vetolujuutta ja sitkeyttä. Teollisuustehon ultraäänijärjestelmät ovat parhaita muun muassa kaupallisista kaasunpoistomenetelmistä tehokkuuden ja käsittelyajan suhteen. Lisäksi muotin täyttämisen prosessi paranee sulan alhaisemman viskositeetin vuoksi.
 

Ultrasonication parantaa metallisulan puristuslujuutta ja siten metallin laatua merkittävästi.

Ti44Al6Nb1Cr2V: n puristusominaisuudet eri sonikaatioaikoina. Sonikaatio parantaa puristuslujuutta merkittävästi.
(tutkimus ja grafiikka: ©Ruirun et ai., 2017)

Keraaminen sonotrode BS4D22L3C on erityinen sonotrode, joka soveltuu korkean lämpötilan nesteiden, kuten sulan alumiinin, sonikoimiseen (esim. sekoittamiseen ja kaasunpoistoon). Valmistaja Hielscher Ultrasonics

Keraaminen sonotrode BS4D22L3C on erityinen sonotrode, joka soveltuu korkean lämpötilan nesteiden, kuten sulan alumiinin, sonikoimiseen (esim. sekoittamiseen ja kaasunpoistoon).

Sonokapillaarinen vaikutus suodatuksen aikana

Nestemäisten metallien ultraäänikapillaarivaikutus on ajava vaikutus oksidisulkeumien poistamiseksi sulatteiden ultraäänellä avustetun suodatuksen aikana. (Eskin ym. 2014: 120ff.)
Suodatusta käytetään epä- metallisten epäpuhtauksien poistamiseksi sulasta. Suodatuksen aikana sula kulkee eri silmukoiden (esim. Lasikuitu) erottamaan ei-toivotut sulkeumat. Mitä pienempi silmäkoko on, sitä parempi suodatustulos.
Yleisissä olosuhteissa sula ei voi kulkea kaksikerroksisella suodattimella, jolla on hyvin kapea huokoskoko 0,4-0,4 mm. Kuitenkin ultrasonisesti avustamalla suodatuksella sulatus kykenee kulkemaan silmän huokoset johtuen sonokapillaarisesta vaikutuksesta. Tällöin suodattimen kapillaareissa säilyy jopa 1 - 10 μm: n ei-metallisia epäpuhtauksia. Lejeerin parantuneen puhtauden vuoksi oksidien vetyhuokosten muodostuminen vältetään siten, että seoksen väsymislujuus lisääntyy.
Eskin et ai. (2014: 120ff.) On osoittanut, että ultraäänisuodatuksella voidaan puhdistaa alumiiniseokset AA2024, AA7055 ja AA7075 käyttäen monikerroksisia lasikuitusuodattimia (korkeintaan 9 kerrosta) 0,6×0.6mm verkkohuokoset. Kun ultraäänisuodatusprosessi yhdistetään inokuloivien aineiden lisäämiseen, saavutetaan samanaikainen viljan hienosäätö.

Metalliseosten ultraäänivahvistus

Ultrasonication on osoittautunut erittäin tehokkaaksi nano-hiukkasten dispergoimiseksi tasaisesti lietteihin. Siksi ultraäänidispersorit ovat yleisimpiä laitteita tuottamaan nano-vahvistettuja komposiitteja.
Nano-hiukkaset (esim. Al2O3/ SiC, CNT) käytetään vahvistusmateriaalina. Nano-hiukkaset lisätään sulaan metalliseokseen ja dispergoidaan ultraäänellä. Akustinen kavitaatio ja virtaus parantavat hiukkasten purkamista ja kostuvuutta, mikä johtaa parantuneeseen vetolujuuteen, lujuuteen ja venymään.

Ultraäänilaite UIP2000hdT (2kW) Cascatrode

Ultraäänilaitteet raskaille käyttötarkoituksille

Tehon ultraäänen käyttö metallurgiassa vaatii vankkoja, luotettavia ultraäänijärjestelmiä, jotka voidaan asentaa vaativiin ympäristöihin. Hielscher Ultrasonics toimittaa teollisuusluokan ultraäänilaitteita asennuksiin raskaissa sovelluksissa ja karkeissa ympäristöissä. Kaikki ultraäänilaitteemme on rakennettu 24/7 toimintaan. Hielscherin suuritehoiset ultraäänijärjestelmät yhdistetään kestävyyteen, luotettavuuteen ja tarkkaan hallittavuuteen.
Vaativat prosessit – kuten metallien sulattamisen – vaativat voimakkaan sonikoinnin kykyä. Hielscher Ultrasonics teolliset ultraääniprosessorit tuottavat erittäin korkeat amplitudit. Jopa 200 μm: n amplitudit voidaan helposti ajaa jatkuvasti 24/7 toiminnassa. Vielä suuremmille amplitudille on saatavana räätälöityjä ultraäänisonotrodeja.
Hyvin korkeiden nestemäisten ja sulavien lämpötilojen sonikoimiseksi Hielscher tarjoaa erilaisia ​​sonotrodeja ja räätälöityjä lisävarusteita optimaalisen käsittelyn tulosten varmistamiseksi.
Seuraavassa taulukossa on merkintä ultrasonicatorien likimääräisestä käsittelykapasiteetista:

erätilavuus Virtausnopeus Suositeltavat laitteet
10 - 2000 ml 20 - 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 - 20L 0.2 - 4 l / min UIP2000hdT
10 - 100 litraa 2 - 10 l / min UIP4000
n.a 10 - 100 l / min UIP16000
n.a suuremmat klusterin UIP16000

Ota meihin yhteyttä! / Kysy meiltä!

Kysy lisä tietoja

Käytä alla olevaa lomaketta, jos haluat lisätietoja ylimääräisestä homogenoinnista. Olemme iloisia voidessamme tarjota sinulle ultrasonic-järjestelmän, joka vastaa tarpeitasi.









Huomaathan, että Tietosuojakäytäntö.




Kirjallisuus / Viitteet

  • Eskin, Georgy I.; Eskin, Dmitry G. (2014): Ultrasonic Treatment of Light Alloy Melts. CRC Press,Technology & Engineering 2014.
  • Jia, S.; Xuan, Y.; Nastac, L.; Allison, P.G.; Rushing, T.W: (2016): Microstructure, mechanical properties and fracture behavior of 6061 aluminium alloy-based nanocomposite castings fabricated by ultrasonic processing. International Journal of Cast Metals Research, Vol. 29, Iss. 5: TMS 2015 Annual Meeting and Exhibition 2016. 286-289.
  • Ruirun, C. et al. (2017): Effects of ultrasonic vibration on the microstructure and mechanical properties of high alloying TiAl. Sci. Rep. 7, 2017.
  • Skorb, E.V.; Andreeva, D.V. (2013): Bio-inspired ultrasound assisted construction of synthetic sponges. J. Mater. Chem. A, 2013,1. 7547-7557.
  • Tzanakis,I.; Xu, W.W.; Eskin, D.G.; Lee, P.D.; Kotsovinos, N. (2015): In situ observation and analysis of ultrasonic capillary effect in molten aluminium . Ultrasonic Sonochemistry 27, 2015. 72-80.
  • Wu, W.W:; Tzanakis, I.; Srirangam, P.; Mirihanage, W.U.; Eskin, D.G.; Bodey, A.J.; Lee, P.D. (2015): Synchrotron Quantification of Ultrasound Cavitation and Bubble Dynamics in Al-10Cu Melts.

Tosiasiat, jotka kannattaa tietää

Teho ultraääni ja kavitaatio

Kun voimakkaat ultraääni-aallot kytketään nesteiksi tai lietteiksi, ilmiö kavitaatio tapahtuu.
Suuritehoinen, pienitaajuinen ultraääni aiheuttaa kavitaatiokuplien muodostumista nesteissä ja lietteissä hallitulla tavalla. Intensiiviset ultraääni-aallot tuottavat vaihtelevia alhaisen paineen / korkeapaineisen syklejä nesteessä. Nämä nopeat paineen muutokset aiheuttavat tyhjiä ns. Kavitaatiokuplia. Ultrasonisesti indusoituja kavitaatiokuplia voidaan pitää kemiallisina mikroreaktoreina, jotka tarjoavat korkeita lämpötiloja ja paineita mikroskooppisella asteikolla, jolloin esiintyy aktiivisten lajien, kuten vapaiden radikaalien muodostumista liuenneista molekyyleistä. Materiaalikemian yhteydessä ultraäänikavitaatiolla on ainutlaatuinen mahdollisuus paikallisesti katalysoimaan korkean lämpötilan (enintään 5000 K) ja korkeapaineisen (500 mt) reaktioita, kun taas järjestelmä pysyy makroskooppisesti huoneenlämpötilan ja ympäristön paineen lähellä. (ks. Skorb, Andreeva 2013)
Ultraäänihoidot perustuvat pääasiassa kavitaatiovaikutuksiin. Metallurgiassa sonikaatio on erittäin edullinen tekniikka metallien ja seosten valun parantamiseksi.
Metallisulatteiden käsittelyn lisäksi sonikaatiota käytetään myös sienimäisten nanorakenteiden ja nanokuvioiden luomiseen kiinteille metallipinnoille, kuten titaanille ja seoksille. Nämä ultraäänellä nanorakenteiset titaani- ja seososat osoittavat suurta kapasiteettia implantteina, joilla on parannettu osteogeenisten solujen lisääntyminen. Lue lisää titaani-implanttien ultraääninanorakenteesta!

Keskustelemme mielellämme prosessistanne.

Otetaan yhteyttä.