धातु पिघल का अल्ट्रासोनिक शोधन

  • पिघला हुआ धातुओं और मिश्र धातुओं में पावर अल्ट्रासाउंड ऐसी संरचना, degassing, और बेहतर निस्पंदन के रूप में विभिन्न लाभकारी प्रभाव को दर्शाता है।
  • अल्ट्रासोनिकेशन तरल और अर्ध-ठोस धातुओं में गैर-डेंड्राइटिक ठोसकरण को बढ़ावा देता है।
  • Sonication वृक्ष के समान अनाज और प्राथमिक intermetallic कणों की microstructural शोधन पर महत्वपूर्ण लाभ है।
  • इसके अलावा, बिजली अल्ट्रासाउंड उद्देश्यपूर्ण इस्तेमाल किया जा सकता धातु सरंध्रता कम करने के लिए या मेसो-झरझरा संरचनाओं का उत्पादन करने के लिए।
  • इतना ही नहीं बल्कि, बिजली अल्ट्रासाउंड कास्टिंग की गुणवत्ता में सुधार।

धातु पिघलने का अल्ट्रासोनिक ठोसकरण

धातु के solidification के दौरान गैर-वृक्ष के समान संरचनाओं के गठन जैसे शक्ति, लचीलापन, कठोरता, और / या कठोरता के रूप में प्रभावित करती है सामग्री गुण पिघला देता है।
Ultrasonically बदल अनाज न्यूक्लिएशन: ध्वनिक गुहिकायन और इसकी तीव्र कतरनी बल पिघलने में न्यूक्लियेशन साइटों और नाभिक की संख्या में वृद्धि करते हैं। पिघलने के अल्ट्रासोनिक उपचार के परिणामस्वरूप एक विषम न्यूक्लियेशन और डेंड्राइट का विखंडन होता है, ताकि अंतिम उत्पाद काफी अधिक अनाज शोधन दिखाए।
अल्ट्रासोनिक गुहिकायन भी पिघल में गैर धातु दोष के गीला करने का कारण बनता है। उन दोष केंद्रक स्थल है, जो घनीकरण का शुरुआती बिंदु हैं में बदल जाते हैं। उन न्यूक्लिएशन अंक solidification सामने से आगे हैं, क्योंकि वृक्ष के समान संरचनाओं के विकास नहीं होती है।

तीव्र अल्ट्रासोनिकेशन धातु पिघलने में अनाज संरचना में सुधार करता है और इस तरह डाई कास्टिंग के लिए गुणवत्ता मानकों को पूरा करने में सहायता करता है।

अल्ट्रासोनिक उपचार के बाद टीआई मिश्र धातु की मैक्रोस्ट्रक्चर। अल्ट्रासोनिकेशन के परिणामस्वरूप काफी परिष्कृत अनाज संरचना होती है।

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धातुओं और जियोलाइट्स की अल्ट्रासोनिक नैनो-संरचना उच्च प्रदर्शन उत्प्रेरक का उत्पादन करने के लिए एक अत्यधिक प्रभावी तकनीक है।

डॉ आंद्रेवा-बाउमलर, बायरेथ विश्वविद्यालय, धातुओं की नैनो-संरचना पर अल्ट्रासोनिकेटर यूआईपी 1000एचडीटी के साथ काम कर रहा है।

मिश्र धातु विकर कठोरता पर अल्ट्रासोनिक प्रभाव: अल्ट्रासोनिकेशन धातु में विकर्स माइक्रोहार्डनेस में सुधार करता है

मिश्र धातु विकर कठोरता पर अल्ट्रासोनिक प्रभाव: अल्ट्रासोनिकेशन धातु में विकर्स माइक्रोहार्डनेस में सुधार करता है
(अध्ययन और ग्राफिक: ©रुइरुन एट अल।

 
डेन्ड्राइट विखंडन: डेंड्राइट का पिघलना आमतौर पर स्थानीय तापमान वृद्धि और अलगाव के कारण जड़ से शुरू होता है। सोनिकेशन पिघल में मजबूत संवहन (एक तरल पदार्थ की द्रव्यमान गति से गर्मी हस्तांतरण) और सदमे की तरंगें उत्पन्न करता है, ताकि डेंड्राइट खंडित हों। संवहन अत्यधिक स्थानीय तापमान के साथ-साथ संरचना भिन्नताओं के कारण डेंड्राइट विखंडन को बढ़ावा दे सकता है और विलेय के प्रसार को बढ़ावा देता है। गुहिकायन सदमे तरंगें उन पिघलने वाली जड़ों के टूटने में सहायता करती हैं।

धातु मिश्र की अल्ट्रासोनिक Degassing

Degassing तरल और अर्द्ध ठोस धातुओं और मिश्र धातुओं पर शक्ति ultrasonics का एक और महत्वपूर्ण प्रभाव है। ध्वनिक गुहिकायन कम दबाव / उच्च दबाव चक्र बारी बनाता है। कम दबाव चक्र के दौरान, छोटे निर्वात बुलबुले तरल या घोल में होते हैं। ये वैक्यूम बुलबुले हाइड्रोजन और भाप बुलबुले के गठन के लिए नाभिक के रूप में कार्य। बड़ा हाइड्रोजन बुलबुले के गठन के कारण, गैस बुलबुले वृद्धि। ध्वनिक प्रवाह और स्ट्रीमिंग, सतह के लिए और पिघल से बाहर इन बुलबुले के अस्थायी सहायता ताकि गैस हटाया जा सकता है और पिघल में गैस एकाग्रता कम हो जाता है।
अल्ट्रासोनिक degassing जिससे अंतिम धातु / मिश्र धातु उत्पाद में एक उच्च सामग्री घनत्व को प्राप्त धातु की सरंध्रता कम कर देता है।
एल्यूमीनियम मिश्र धातु की अल्ट्रासोनिक degasification परम तन्य शक्ति और सामग्री का लचीलापन बढ़ाने के। औद्योगिक बिजली अल्ट्रासाउंड सिस्टम प्रभावशीलता और प्रसंस्करण समय के बारे में अन्य वाणिज्यिक degassing तरीकों के बीच सबसे अच्छा के रूप में गिनती। इसके अलावा, मोल्ड भरने की प्रक्रिया पिघल के निचले चिपचिपाहट की वजह से सुधार हुआ है।
 

अल्ट्रासोनिकेशन धातु पिघलने की संपीड़ित शक्ति में सुधार करता है और इस प्रकार धातु की गुणवत्ता में काफी सुधार करता है।

विभिन्न सोनिकेशन समय के तहत Ti44Al6Nb1Cr2V के संपीड़ित गुण। सोनिकेशन संपीड़ित शक्ति में काफी सुधार करता है।
(अध्ययन और ग्राफिक: ©रुइरुन एट अल।

सिरेमिक सोनोट्रोड बीएस 4 डी 22 एल 3 सी एक विशेष सोनोट्रोड है जो पिघला हुआ एल्यूमीनियम (जैसे मिश्रण और डिगैसिंग के लिए) जैसे उच्च तापमान वाले तरल पदार्थ को सोनिकेट करने के लिए उपयुक्त है। Hielscher Ultrasonics द्वारा निर्मित

सिरेमिक सोनोट्रोड बीएस 4 डी 22 एल 3 सी एक विशेष सोनोट्रोड है जो पिघला हुआ एल्यूमीनियम (जैसे मिश्रण और डिगैसिंग के लिए) जैसे उच्च तापमान वाले तरल पदार्थ को सोनिकेट करने के लिए उपयुक्त है।

निस्पंदन दौरान Sonocapillary प्रभाव

तरल धातुओं में अल्ट्रासोनिक केशिका प्रभाव पिघल के अल्ट्रासोनिक रूप से सहायता प्राप्त निस्पंदन के दौरान ऑक्साइड समावेशन को हटाने के लिए ड्राइविंग प्रभाव है। (एस्किन एट अल. 2014: 120ff.)
निस्पंदन पिघल से गैर धातु अशुद्धियों को दूर किया जाता है। निस्पंदन के दौरान पिघल विभिन्न meshes (जैसे ग्लास फाइबर) गुजरता अवांछित समावेशन अलग करने के लिए। छोटे जाल आकार, बेहतर निस्पंदन परिणाम है।
आम शर्तों के तहत, पिघल 0,4-0,4mm की एक बहुत ही संकीर्ण छेद के आकार के साथ एक दो-स्तरीय फिल्टर पारित नहीं कर सकते हैं। हालांकि, ultrasonically-सहायता निस्पंदन के तहत पिघल sonocapillary प्रभाव के कारण जाल छिद्रों पारित करने के लिए सक्षम है। इस मामले में, फिल्टर केशिकाओं 1-10μm की भी गैर धातु दोष बरकरार रहती है। मिश्र धातु की बढ़ी पवित्रता के कारण, आक्साइड पर हाइड्रोजन pores के गठन से बचा जाता है, ताकि मिश्र धातु की थकान ताकत बढ़ जाती है।
Eskin एट अल। (2014:। 120ff) से पता चला है अल्ट्रासोनिक निस्पंदन, बहुस्तरीय ग्लास फाइबर फिल्टर का उपयोग कर AA7055, और AA7075 यह एल्यूमीनियम मिश्र धातु AA2024 शुद्ध करने के लिए संभव बनाता है कि 0.6 के साथ (9 परतों के साथ)×0.6mm जाल pores। अल्ट्रासोनिक निस्पंदन प्रक्रिया inoculants के योग के साथ मिलाया जाता है, एक साथ अनाज शोधन हासिल की है।

धातु मिश्र धातुओं का अल्ट्रासोनिक सुदृढीकरण

Ultrasonication समान रूप से slurries में नैनो कणों dispersing पर अत्यधिक प्रभावी होना सिद्ध किया गया है। इसलिए, अल्ट्रासोनिक dispersers सबसे आम उपकरण नैनो प्रबलित कंपोजिट उत्पादन करने के लिए कर रहे हैं।
नैनो कणों (जैसे अल2हे3/ सिक, CNTs) सामग्री मजबूत के रूप में इस्तेमाल कर रहे हैं। नैनो कणों पिघला हुआ मिश्र धातु में जोड़ा गया है और ultrasonically फैले हुए हैं। ध्वनिक गुहिकायन और स्ट्रीमिंग एक बेहतर तन्य शक्ति में जिसके परिणामस्वरूप, deagglomeration और कणों के wettability को बेहतर बनाता है, शक्ति, और बढ़ाव उपज।

Cascatrode के साथ अल्ट्रासोनिक उपकरण UIP2000hdT (2kW)

भारी ड्यूटी अनुप्रयोगों के लिए अल्ट्रासोनिक उपकरण

धातु विज्ञान में पावर अल्ट्रासाउंड के आवेदन के लिए मजबूत, विश्वसनीय अल्ट्रासोनिक सिस्टम की आवश्यकता होती है, जिसे मांग वाले वातावरण में स्थापित किया जा सकता है। Hielscher Ultrasonics भारी-शुल्क अनुप्रयोगों और मोटे वातावरण में प्रतिष्ठानों के लिए औद्योगिक ग्रेड अल्ट्रासोनिक उपकरणों की आपूर्ति करता है। हमारे सभी अल्ट्रासोनिकेटर 24/7 ऑपरेशन के लिए बनाए गए हैं। Hielscher उच्च शक्ति अल्ट्रासोनिक सिस्टम मजबूती, विश्वसनीयता और सटीक नियंत्रण क्षमता के साथ जोड़े जाते हैं।
मांग प्रक्रियाओं – धातु पिघलने के शोधन के रूप में – तीव्र सोनिकेशन की क्षमता की आवश्यकता होती है। Hielscher Ultrasonics औद्योगिक अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर बहुत उच्च आयाम प्रदान करते हैं। 24/7 ऑपरेशन में 200 μm तक के आयाम आसानी से लगातार चलाए जा सकते हैं। यहां तक कि उच्च आयामों के लिए, अनुकूलित अल्ट्रासोनिक सोनोट्रॉड्स उपलब्ध हैं।
तापमान बहुत अधिक तरल पदार्थ की sonication के लिए और पिघल, Hielscher इष्टतम प्रसंस्करण परिणाम सुनिश्चित करने के विभिन्न sonotrodes और अनुकूलित accessoires प्रदान करता है।
नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है:

बैच वॉल्यूमप्रवाह की दरअनुशंसित उपकरणों
10 से 2000 मील20 से 400 एमएल / मिनटUP200Ht, UP400St
0.1 से 20 एल0.2 से 4 एल / मिनटUIP2000hdT
10 से 100 एल2 से 10 एल / मिनटUIP4000
एन.ए.10 से 100 एल / मिनटUIP16000
एन.ए.बड़ाके समूह UIP16000

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साहित्य / संदर्भ

  • Eskin, Georgy I.; Eskin, Dmitry G. (2014): Ultrasonic Treatment of Light Alloy Melts. CRC Press,Technology & Engineering 2014.
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जानने के योग्य तथ्य

पावर अल्ट्रासाउंड और Cavitation

उच्च तीव्र अल्ट्रासोनिक तरंगों तरल पदार्थ या slurries, की घटना में युग्मित कर रहे हैं गुहिकायन होता है।
उच्च शक्ति, कम आवृत्ति अल्ट्रासाउंड एक नियंत्रित तरीके से तरल पदार्थ और स्लरी में पोकेशन बुलबुले के गठन का कारण बनता है। तीव्र अल्ट्रासाउंड तरंग तरल में वैकल्पिक कम दबाव / उच्च दबाव चक्र उत्पन्न करते हैं। दबाव के इन तेजी से परिवर्तन voids, तथाकथित cavitation बुलबुले उत्पन्न करता है। अल्ट्रासोनिक रूप से प्रेरित पोकेशन बुलबुले को माइक्रोस्कोपिक पैमाने पर उच्च तापमान और दबाव प्रदान करने वाले रासायनिक माइक्रोप्रैक्टर के रूप में माना जा सकता है, जहां सक्रिय प्रजातियों का गठन जैसे विघटित अणुओं से मुक्त कणों का होता है। भौतिक रसायन शास्त्र के संदर्भ में, अल्ट्रासोनिक पोकेशन में उच्च तापमान (5000 के ऊपर) और उच्च दबाव (500 एटीएम) प्रतिक्रियाओं को स्थानीय रूप से उत्प्रेरित करने की अनूठी क्षमता है, जबकि प्रणाली कमरे के तापमान और परिवेश के दबाव के निकट मैक्रोस्कोपिक रूप से बनी हुई है। (सीएफ। स्कोर्ब, एंड्रीवा 2013)
अल्ट्रासोनिक उपचार मुख्य रूप से गुहिकायन प्रभावों पर आधारित हैं। धातु विज्ञान के लिए, सोनिकेशन धातुओं और मिश्र धातुओं की कास्टिंग में सुधार करने के लिए एक अत्यधिक लाभप्रद तकनीक है।
धातु पिघलने के उपचार के अलावा, सोनिकेशन का उपयोग ठोस धातु सतहों जैसे टाइटेनियम और मिश्र धातुओं पर स्पंज जैसे नैनोस्ट्रक्चर और नैनो-पैटर्न बनाने के लिए भी किया जाता है। ये अल्ट्रासोनिक रूप से नैनोस्ट्रक्चर्ड टाइटेनियम और मिश्र धातु भाग उन्नत ओस्टोजेनिक सेल प्रसार के साथ प्रत्यारोपण के रूप में महान क्षमता दिखाते हैं। टाइटेनियम प्रत्यारोपण की अल्ट्रासोनिक नैनो-संरचना के बारे में और पढ़ें!

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