મેટલ ઓગળે અલ્ટ્રાસોનિક રિફાઇનમેન્ટ
- પીગળેલી ધાતુઓ અને એલોયમાં પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ વિવિધ ફાયદાકારક અસરો દર્શાવે છે જેમ કે સ્ટ્રક્ચરિંગ, ડિગાસિંગ અને સુધારેલ ફિલ્ટરેશન.
- અલ્ટ્રાસોનિકેશન પ્રવાહી અને અર્ધ-ઘન ધાતુઓમાં બિન-ડેન્ડ્રીટિક ઘનકરણને પ્રોત્સાહન આપે છે.
- ડેન્ડ્રીટિક અનાજ અને પ્રાથમિક ઇન્ટરમેટાલિક કણોના માઇક્રોસ્ટ્રક્ચરલ રિફાઇનમેન્ટ પર સોનિકેશનના નોંધપાત્ર ફાયદા છે.
- વધુમાં, પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ ધાતુની છિદ્રાળુતાને ઘટાડવા અથવા મેસો-છિદ્રાળુ માળખાના નિર્માણ માટે હેતુપૂર્વક કરી શકાય છે.
- છેલ્લું પરંતુ ઓછામાં ઓછું નહીં, પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ કાસ્ટિંગની ગુણવત્તામાં સુધારો કરે છે.
મેટલ મેલ્ટ્સનું અલ્ટ્રાસોનિક સોલિડિફિકેશન
ધાતુના પીગળવાના ઘનકરણ દરમિયાન બિન-ડેંડ્રિટિક માળખાંની રચના મજબૂતાઈ, નરમતા, કઠિનતા અને/અથવા કઠિનતા જેવા ભૌતિક ગુણધર્મોને પ્રભાવિત કરે છે.
અલ્ટ્રાસોનિકલી બદલાયેલ અનાજ ન્યુક્લિએશન: એકોસ્ટિક પોલાણ અને તેના તીવ્ર શીયર ફોર્સ મેલ્ટમાં ન્યુક્લિએશન સાઇટ્સ અને ન્યુક્લીની સંખ્યામાં વધારો કરે છે. ઓગળવાની અલ્ટ્રાસોનિક સારવારના પરિણામે વિજાતીય ન્યુક્લિએશન અને ડેંડ્રાઇટ્સનું વિભાજન થાય છે, જેથી અંતિમ ઉત્પાદન નોંધપાત્ર રીતે ઉચ્ચ અનાજની શુદ્ધિકરણ દર્શાવે છે.
અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણ ઓગળવામાં બિન-ધાતુની અશુદ્ધિઓના સમાન ભીનાશનું કારણ બને છે. તે અશુદ્ધિઓ ન્યુક્લિએશન સાઇટ્સમાં ફેરવાય છે, જે મજબૂતીકરણના પ્રારંભિક બિંદુઓ છે. કારણ કે તે ન્યુક્લિએશન પોઈન્ટ સોલિફિકેશન ફ્રન્ટથી આગળ છે, ડેંડ્રિટિક સ્ટ્રક્ચર્સની વૃદ્ધિ થતી નથી.
અલ્ટ્રાસોનિક સારવાર પછી ટી એલોયનું મેક્રોસ્ટ્રક્ચર. અલ્ટ્રાસોનિકેશન નોંધપાત્ર રીતે શુદ્ધ અનાજની રચનામાં પરિણમે છે.
ડૉ. એન્ડ્રીવા-બૉમલર, યુનિવર્સિટી ઑફ બાયરુથ, ધાતુઓના નેનો-સ્ટ્રક્ચરિંગ પર અલ્ટ્રાસોનિકેટર UIP1000hdT સાથે કામ કરી રહી છે.
એલોય વિકર કઠિનતા પર અલ્ટ્રાસોનિક અસરો: અલ્ટ્રાસોનિકેશન મેટલમાં વિકર્સ માઇક્રોહાર્ડનેસ સુધારે છે
(અભ્યાસ અને ગ્રાફિક: ©Ruirun et al., 2017)
ડેંડ્રાઇટ ફ્રેગમેન્ટેશન: સ્થાનિક તાપમાનમાં વધારો અને અલગ થવાને કારણે ડેંડ્રાઈટ્સનું ગલન સામાન્ય રીતે મૂળમાં શરૂ થાય છે. સોનિકેશન મજબૂત સંવહન (પ્રવાહીની સામૂહિક ગતિ દ્વારા હીટ ટ્રાન્સફર) અને પીગળવામાં આંચકાના તરંગો ઉત્પન્ન કરે છે, જેથી ડેંડ્રાઇટ્સ ખંડિત થાય છે. સંવહન અતિશય સ્થાનિક તાપમાન તેમજ રચનાની વિવિધતાને કારણે ડેંડ્રાઈટના વિભાજનને પ્રોત્સાહન આપી શકે છે અને દ્રાવ્યના પ્રસારને પ્રોત્સાહન આપે છે. પોલાણ આંચકાના તરંગો તે પીગળતા મૂળને તોડવામાં મદદ કરે છે.
મેટાલિક એલોયનું અલ્ટ્રાસોનિક ડીગાસિંગ
પ્રવાહી અને અર્ધ-નક્કર ધાતુઓ અને એલોય પર પાવર અલ્ટ્રાસોનિક્સની બીજી મહત્વપૂર્ણ અસર ડિગાસિંગ છે. એકોસ્ટિક પોલાણ વૈકલ્પિક નીચા દબાણ / ઉચ્ચ દબાણ ચક્ર બનાવે છે. નીચા દબાણના ચક્ર દરમિયાન, પ્રવાહી અથવા સ્લરીમાં નાના શૂન્યાવકાશ પરપોટા થાય છે. આ શૂન્યાવકાશ પરપોટા હાઇડ્રોજન અને વરાળના પરપોટાના નિર્માણ માટે મધ્યવર્તી કેન્દ્ર તરીકે કાર્ય કરે છે. મોટા હાઇડ્રોજન પરપોટાની રચનાને કારણે, ગેસ પરપોટા વધે છે. એકોસ્ટિક ફ્લો અને સ્ટ્રીમિંગ આ પરપોટાને સપાટી પર તરતા અને ઓગળવામાં મદદ કરે છે, જેથી ગેસ દૂર કરી શકાય અને ઓગળવામાં ગેસની સાંદ્રતા ઘટી જાય.
અલ્ટ્રાસોનિક ડિગાસિંગ મેટલની છિદ્રાળુતાને ઘટાડે છે અને આથી અંતિમ મેટલ/એલોય ઉત્પાદનમાં ઉચ્ચ સામગ્રીની ઘનતા પ્રાપ્ત થાય છે.
એલ્યુમિનિયમ એલોયનું અલ્ટ્રાસોનિક ડીગેસિફિકેશન સામગ્રીની અંતિમ તાણ શક્તિ અને નમ્રતા વધારે છે. ઔદ્યોગિક પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સિસ્ટમ્સ અસરકારકતા અને પ્રક્રિયા સમય સંબંધિત અન્ય વ્યાપારી ડિગાસિંગ પદ્ધતિઓમાં શ્રેષ્ઠ ગણાય છે. વધુમાં, ઓગળવાની ઓછી સ્નિગ્ધતાને કારણે મોલ્ડ ભરવાની પ્રક્રિયામાં સુધારો થાય છે.
વિવિધ sonication સમય હેઠળ Ti44Al6Nb1Cr2V ના સંકુચિત ગુણધર્મો. સોનિકેશન સંકુચિત શક્તિને નોંધપાત્ર રીતે સુધારે છે.
(અભ્યાસ અને ગ્રાફિક: ©Ruirun et al., 2017)
સિરામિક સોનોટ્રોડ BS4D22L3C એ ખાસ સોનોટ્રોડ છે જે પીગળેલા એલ્યુમિનિયમ (દા.ત. મિશ્રણ અને ડીગાસિંગ માટે) જેવા ઉચ્ચ-તાપમાન પ્રવાહીને સોનીકેટ કરવા માટે યોગ્ય છે.
ગાળણ દરમિયાન સોનોકેપિલરી અસર
પ્રવાહી ધાતુઓમાં અલ્ટ્રાસોનિક રુધિરકેશિકા અસર એ પીગળવાના અલ્ટ્રાસોનિકલી-આસિસ્ટેડ ગાળણ દરમિયાન ઓક્સાઇડના સમાવેશને દૂર કરવા માટેની ડ્રાઇવિંગ અસર છે. (Eskin et al. 2014: 120ff.)
ગાળણનો ઉપયોગ મેલ્ટમાંથી બિન-ધાતુની અશુદ્ધિઓ દૂર કરવા માટે થાય છે. ગાળણ દરમિયાન, પીગળવું અનિચ્છનીય સમાવેશને અલગ કરવા માટે વિવિધ જાળી (દા.ત. ગ્લાસ ફાઇબર) પસાર કરે છે. જાળીનું કદ જેટલું નાનું છે, ગાળણ પરિણામ વધુ સારું છે.
સામાન્ય પરિસ્થિતિઓમાં, મેલ્ટ 0,4-0,4mm ના ખૂબ જ સાંકડા છિદ્ર કદ સાથે બે-સ્તરવાળા ફિલ્ટરને પસાર કરી શકતું નથી. જો કે, અલ્ટ્રાસોનિકલી-આસિસ્ટેડ ફિલ્ટરેશન હેઠળ સોનોકેપિલરી અસરને કારણે મેલ્ટ છિદ્રોને પસાર કરવા માટે સક્ષમ કરવામાં આવે છે. આ કિસ્સામાં, ફિલ્ટર રુધિરકેશિકાઓ 1-10μm ની બિનધાતુની અશુદ્ધિઓ પણ જાળવી રાખે છે. એલોયની ઉન્નત શુદ્ધતાને લીધે, ઓક્સાઇડ્સ પર હાઇડ્રોજન છિદ્રોનું નિર્માણ ટાળવામાં આવે છે, જેથી એલોયની થાક શક્તિ વધે છે.
એસ્કિન એટ અલ. (2014: 120ff.) એ દર્શાવ્યું છે કે અલ્ટ્રાસોનિક ફિલ્ટરેશન એ એલ્યુમિનિયમ એલોય AA2024, AA7055 અને AA7075 ને 0.6 સાથે બહુ-સ્તરવાળા ગ્લાસ ફાઇબર ફિલ્ટર્સ (9 સ્તરો સુધી) નો ઉપયોગ કરીને શુદ્ધ કરવાનું શક્ય બનાવે છે.×0.6 મીમી મેશ છિદ્રો. જ્યારે અલ્ટ્રાસોનિક ગાળણ પ્રક્રિયાને ઇનોક્યુલન્ટ્સના ઉમેરા સાથે જોડવામાં આવે છે, ત્યારે એક સાથે અનાજ શુદ્ધિકરણ પ્રાપ્ત થાય છે.
મેટલ એલોયની અલ્ટ્રાસોનિક મજબૂતીકરણ
અલ્ટ્રાસોનિકેશન નેનો કણોને સમાનરૂપે સ્લરીમાં વિખેરવા માટે અત્યંત અસરકારક સાબિત થયું છે. તેથી, અલ્ટ્રાસોનિક ડિસ્પર્સર્સ નેનો-રિઇનફોર્સ્ડ કમ્પોઝીટ બનાવવા માટે સૌથી સામાન્ય સાધન છે.
નેનો કણો (દા.ત. Al2ઓ3/SiC, CNTs) નો ઉપયોગ મજબૂતીકરણ સામગ્રી તરીકે થાય છે. નેનો કણોને પીગળેલા એલોયમાં ઉમેરવામાં આવે છે અને અલ્ટ્રાસોનિક રીતે વિખેરવામાં આવે છે. એકોસ્ટિક કેવિટેશન અને સ્ટ્રીમિંગ કણોની ડિગગ્લોમેરેશન અને ભીનાશને સુધારે છે, જેના પરિણામે તાણ શક્તિ, ઉપજની શક્તિ અને વિસ્તરણમાં સુધારો થાય છે.
હેવી-ડ્યુટી એપ્લિકેશન્સ માટે અલ્ટ્રાસોનિક સાધનો
ધાતુશાસ્ત્રમાં પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડના ઉપયોગ માટે મજબૂત, ભરોસાપાત્ર અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમ્સની જરૂર છે, જે માંગવાળા વાતાવરણમાં ઇન્સ્ટોલ કરી શકાય છે. Hielscher Ultrasonics હેવી-ડ્યુટી એપ્લિકેશન્સ અને રફ વાતાવરણમાં ઇન્સ્ટોલેશન માટે ઔદ્યોગિક ગ્રેડ અલ્ટ્રાસોનિક સાધનો પૂરા પાડે છે. અમારા બધા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સ 24/7 ઓપરેશન માટે બનાવવામાં આવ્યા છે. Hielscher ઉચ્ચ શક્તિ અલ્ટ્રાસોનિક સિસ્ટમો મજબૂતાઈ, વિશ્વસનીયતા અને ચોક્કસ નિયંત્રણક્ષમતા સાથે જોડી બનાવી છે.
માંગણી પ્રક્રિયાઓ – જેમ કે ધાતુ ઓગળવાનું શુદ્ધિકરણ – તીવ્ર sonication ની ક્ષમતા જરૂરી છે. Hielscher Ultrasonics ઔદ્યોગિક અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર્સ ખૂબ ઊંચા કંપનવિસ્તાર પહોંચાડે છે. 24/7 ઓપરેશનમાં 200µm સુધીના કંપનવિસ્તાર સરળતાથી સતત ચલાવી શકાય છે. ઉચ્ચ કંપનવિસ્તાર માટે, કસ્ટમાઇઝ્ડ અલ્ટ્રાસોનિક સોનોટ્રોડ્સ ઉપલબ્ધ છે.
ખૂબ ઊંચા પ્રવાહી અને ઓગળેલા તાપમાનના સોનિકેશન માટે, Hielscher શ્રેષ્ઠ પ્રક્રિયા પરિણામોની ખાતરી કરવા માટે વિવિધ સોનોટ્રોડ્સ અને કસ્ટમાઇઝ્ડ એક્સેસરીઝ ઓફર કરે છે.
નીચે આપેલ કોષ્ટક તમને અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટર્સની અંદાજિત પ્રોસેસિંગ ક્ષમતાનો સંકેત આપે છે:
| બેચ વોલ્યુમ | પ્રવાહ દર | ભલામણ કરેલ ઉપકરણો |
|---|---|---|
| 10 થી 2000 એમએલ | 20 થી 400 એમએલ/મિનિટ | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 થી 20L | 0.2 થી 4L/મિનિટ | UIP2000hdT |
| 10 થી 100 લિ | 2 થી 10L/મિનિટ | UIP4000 |
| na | 10 થી 100L/મિનિટ | UIP16000 |
| na | મોટા | નું ક્લસ્ટર UIP16000 |
અમારો સંપર્ક કરો! / અમને પૂછો!
સાહિત્ય/સંદર્ભ
- 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.
જાણવા લાયક હકીકતો
પાવર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ અને પોલાણ
જ્યારે ઉચ્ચ તીવ્ર અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોને પ્રવાહી અથવા સ્લરીમાં જોડવામાં આવે છે, ત્યારે આની ઘટના પોલાણ થાય છે.
ઉચ્ચ શક્તિ, ઓછી આવર્તન અલ્ટ્રાસાઉન્ડ નિયંત્રિત રીતે પ્રવાહી અને સ્લરીમાં પોલાણ પરપોટાની રચનાનું કારણ બને છે. તીવ્ર અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગો પ્રવાહીમાં વૈકલ્પિક નીચા દબાણ / ઉચ્ચ દબાણ ચક્ર પેદા કરે છે. દબાણના આ ઝડપી ફેરફારો ખાલી જગ્યાઓ ઉત્પન્ન કરે છે, કહેવાતા પોલાણ પરપોટા. અલ્ટ્રાસોનિકલી પ્રેરિત પોલાણ પરપોટાને માઇક્રોસ્કોપિક સ્કેલ પર ઉચ્ચ તાપમાન અને દબાણ પ્રદાન કરતા રાસાયણિક માઇક્રોરેક્ટર તરીકે ગણી શકાય, જ્યાં ઓગળેલા અણુઓમાંથી મુક્ત રેડિકલ જેવી સક્રિય પ્રજાતિઓની રચના થાય છે. ભૌતિક રસાયણશાસ્ત્રના સંદર્ભમાં, અલ્ટ્રાસોનિક પોલાણમાં ઉચ્ચ-તાપમાન (5000 K સુધી) અને ઉચ્ચ-દબાણ (500atm) પ્રતિક્રિયાઓને સ્થાનિક રીતે ઉત્પ્રેરક કરવાની અનન્ય સંભાવના છે, જ્યારે સિસ્ટમ ઓરડાના તાપમાન અને આસપાસના દબાણની નજીક મેક્રોસ્કોપિકલી રહે છે. (cf. Skorb, Andreeva 2013)
અલ્ટ્રાસોનિક સારવાર મુખ્યત્વે કેવિટેશનલ અસરો પર આધારિત છે. ધાતુશાસ્ત્ર માટે, સોનિકેશન એ ધાતુઓ અને એલોયના કાસ્ટિંગને સુધારવા માટે અત્યંત ફાયદાકારક તકનીક છે.
મેટલ મેલ્ટની સારવાર ઉપરાંત, સોનિકેશનનો ઉપયોગ ટાઈટેનિયમ અને એલોય જેવી ઘન ધાતુની સપાટી પર સ્પોન્જ જેવા નેનોસ્ટ્રક્ચર અને નેનો-પેટર્ન બનાવવા માટે પણ થાય છે. આ અલ્ટ્રાસોનિકલી નેનોસ્ટ્રક્ચર્ડ ટાઇટેનિયમ અને એલોય ભાગો ઉન્નત ઓસ્ટિઓજેનિક સેલ પ્રસાર સાથે પ્રત્યારોપણ તરીકે મહાન ક્ષમતા દર્શાવે છે. ટાઇટેનિયમ ઇમ્પ્લાન્ટ્સના અલ્ટ્રાસોનિક નેનો-સ્ટ્રક્ચરિંગ વિશે વધુ વાંચો!