Gravitációs öntés – Optimalizált szilárdítás szonikációval

Az ultrahang skálázható, energiatakarékos megoldást kínál a gravitációs öntésű fémek mikroszerkezetének optimalizálására – áthidalja a szakadékot az öntvények gazdaságossága és a nagy teljesítményű követelmények között. A gravitációs öntésnél a megszilárdulás szabályozása alapvető fontosságú a nagy teljesítményű fém alkatrészek előállításához. Az olvadt fémek szilárdulás közbeni szonizációja hatékony, nem kémiai finomítási módszert jelent, amely mikroszerkezeti szinten javítja az öntvények minőségét. Az ultrahanggal segített megszilárdulás elősegíti a heterogén magképződést, megbontja a dendritikus szerkezeteket, és homogenizálja a hőmérsékletet és az oldott anyagok eloszlását az olvadékban.

Fémolvadékok ultrahanggal elősegített megszilárdulása

Az olvadt fémek ultrahangos feldolgozása a megszilárdulás során egy hatékony, nem kémiai finomítási módszert jelent, amely mikroszerkezeti szinten javítja az öntvények minőségét. Az olvadékba nagy intenzitású ultrahangos rezgések bevezetésével akusztikus kavitációt és áramlást idéznek elő. Ezek a jelenségek elősegítik a heterogén magképződést, megbontják a dendritikus struktúrákat, és homogenizálják a hőmérsékletet és az oldott anyagok eloszlását az olvadékban.
Ennek eredményeképpen az ultrahanggal támogatott szilárdítás jelentősen finomabb és egyenletesebb szemcseszerkezetet, csökkentett szegregációt és jobb mechanikai tulajdonságokat, például szilárdságot, alakíthatóságot és fáradásállóságot eredményez. Különösen a gravitációs öntvényeknél, ahol az adagolózónák hajlamosak a késői megszilárdulásra és az ezzel járó hibákra, az ultrahang célzott alkalmazása helyileg javíthatja a megszilárdulás kinetikáját, és szerkezetileg kiváló alkatrészeket eredményezhet.

Kohászati kihívások és az ultrahangos megszilárdulás mint megoldás

Riedel és munkatársai (2019) legújabb kutatásai kimutatták, hogy az ultrahang integrálása az alumíniumöntés megszilárdulási fázisa során jelentősen finomítja a szemcseszerkezetet és javítja a helyi mechanikai tulajdonságokat. A Hielscher ultrahangos szondáival, amelyeket kifejezetten az olvadt fémbe való merítéshez terveztek, az ultrahangos megszilárdítás robusztus megoldást jelent a jobb öntés érdekében.
Alumíniumötvözetek gravitációs öntése – különösen AlSi7Mg0,3 (A356) – széles körben használják az autóiparban és a repülőgépiparban. Az adagolókhoz közeli területek azonban gyakran utoljára szilárdulnak meg, ami a lassabb hűtési sebesség miatt durvább mikroszerkezeteket eredményez. Ez rosszabb mechanikai tulajdonságokhoz vezet ezekben a zónákban, ami csökkenti az alkatrész teljes integritását és megnehezíti a későbbi megmunkálást.
Ennek mérséklésére szolgáló hagyományos módszerek – például kémiai szemcseméret-finomítók (pl. Al-Ti-B mesterötvözetek), fokozott hűtés és a szerszámtervezés optimalizálása. – korlátozásokkal járnak. Gyakran nem sikerül egyenletes mikroszerkezetet elérni az egész öntvényben, és szennyeződéseket juttathatnak be, vagy nagy energiabefektetést igényelnek.

Az olvadt alumínium ultrahanggal segített megszilárdulása a mechanikai tulajdonságok fokozatos javulásához és homogénebb eloszlásához, valamint a szakítószilárdság általános növekedéséhez vezet.

Ultrahangos megszilárdulás

• A dendritikus karok távolságának (DAS) akár 30%-os csökkenése a feederrel szomszédos zónákban.
• A keménység és a szakítószilárdság jelentős növekedése, különösen a korábban gyenge régiókban.
• A mechanikai tulajdonságok jobb izotrópiája, amely vékonyabb falú kialakításokat tesz lehetővé a teljesítmény feláldozása nélkül.

Nagy teljesítményű ultrahangos szondák az öntéshez

A Hielscher nagy teljesítményű ultrahangos feldolgozókat kínál, amelyek speciálisan kifejlesztett kerámia szonotródákkal vannak felszerelve. A speciálisan kifejlesztett ultrahangos kerámia szondák alkalmasak a magas hőmérsékleten történő folyamatos szonikációra, és egy hűtött hosszabbítás megvédi a jelátalakítót a termikus károsodástól.
Ezek a szonotródák:

• Termikusan stabil 700°C felett
• Kavitáció-ellenálló, minimalizálja az eróziót és a szennyeződést
• Testre szabható az öntőformákba történő adagoló- vagy magintegrációhoz

 
Kompakt kialakításuk lehetővé teszi a meglévő öntőberendezésekbe történő utólagos beépítést, és ezzel új szintre emeli az alumíniumöntés folyamatszabályozását és ismételhetőségét.

A Hielscher ipari minőségű berendezésekkel végzett ultrahangos megszilárdulási kezelés ezt a módszert hatékony eszközként pozícionálja:

• Az öntési hibák csökkentése
• A mechanikai megbízhatóság növelése
• Az utófeldolgozási költségek csökkentése

 
 
Az alábbi táblázat a gravitációs öntéshez alkalmas ultrahangos feldolgozóinkat sorolja fel:

Tervezés, gyártás és tanácsadás – Németországban gyártott minőség

A Hielscher ultrahangos készülékek jól ismertek a legmagasabb minőségi és tervezési szabványokról. A robusztusság és a könnyű kezelhetőség lehetővé teszi ultrahangos készülékeink zökkenőmentes integrálását ipari létesítményekbe. A durva körülmények és az igényes környezetek könnyen kezelhetők Hielscher ultrasonicators.

Hielscher Ultrasonics egy ISO tanúsítvánnyal rendelkező cég, és különös hangsúlyt fektet a nagy teljesítményű ultrasonicatorokra, amelyek a legmodernebb technológiát és felhasználóbarátságot mutatják. Természetesen a Hielscher ultrasonicators CE-kompatibilis és megfelel az UL, CSA és RoHs követelményeinek.