Գրավիտացիոն ձուլման մեթոդ – Օպտիմալացված ամրացում ուլտրաձայնային եղանակով
Ուլտրաձայնային հետազոտությունը առաջարկում է մասշտաբային, էներգաարդյունավետ ուղի՝ գրավիտացիոն ձուլածո մետաղների միկրոկառուցվածքը օպտիմալացնելու համար։ – կամուրջ ստեղծելով ձուլման տնտեսության և բարձր արդյունավետության պահանջների միջև։ Ձգողականության եղանակով ձուլման դեպքում պնդացման վերահսկողությունը կարևոր է բարձր արդյունավետության մետաղական բաղադրիչներ ստանալու համար։ Պնդացման ընթացքում հալված մետաղների ուլտրաձայնային մշակումը ներկայացնում է հզոր, ոչ քիմիական մաքրման մեթոդ, որը բարելավում է ձուլման որակը միկրոկառուցվածքային մակարդակում։ Ուլտրաձայնային օժանդակությամբ պնդացումը խթանում է տարասեռ միջուկագոյացումը, խաթարում է դենդրիտային կառուցվածքները և համասեռացնում է ջերմաստիճանը և լուծված նյութերի բաշխումը հալույթում։
Մետաղական հալվածքների ուլտրաձայնային խթանմամբ պնդացում
Հալված մետաղների ուլտրաձայնային մշակումը պնդացման ընթացքում ներկայացնում է հզոր, ոչ քիմիական մաքրման մեթոդ, որը բարելավում է ձուլման որակը միկրոկառուցվածքային մակարդակում: Հալույթի մեջ բարձր ինտենսիվության ուլտրաձայնային տատանումներ ներմուծելով՝ առաջանում են ակուստիկ կավիտացիա և հոսք: Այս երևույթները նպաստում են տարասեռ միջուկագոյացմանը, խաթարում են դենդրիտային կառուցվածքները և համասեռացնում ջերմաստիճանը և լուծված նյութի բաշխումը հալույթում:
Արդյունքում, ուլտրաձայնային օժանդակությամբ պնդացումը հանգեցնում է զգալիորեն ավելի նուրբ և միատարր հատիկների կառուցվածքի, նվազեցված տարանջատման և բարելավված մեխանիկական հատկությունների, ինչպիսիք են ամրությունը, ճկունությունը և հոգնածության դիմադրությունը: Մասնավորապես, գրավիտացիոն ձուլման մեջ, որտեղ սնուցող գոտիները հակված են ուշ պնդացմանը և դրան ուղեկցող թերություններին, ուլտրաձայնի նպատակային կիրառումը կարող է տեղայնորեն բարելավել պնդացման կինետիկան և ստանալ կառուցվածքային առումով գերազանց բաղադրիչներ:
Hielscher sonicators-ը բարելավում է հալված մետաղների ամրացումը մետաղական ձուլման մեջ
Մետաղագործական մարտահրավերներ և ուլտրաձայնային ամրացում որպես լուծում
Ռիդելի և այլոց (2019) վերջին հետազոտությունը ցույց է տվել, որ ալյումինի ձուլման կարծրացման փուլում ուլտրաձայնի ինտեգրումը զգալիորեն բարելավում է հատիկների կառուցվածքը և բարելավում տեղային մեխանիկական հատկությունները: Hielscher-ի ուլտրաձայնային զոնդերի միջոցով, որոնք հատուկ նախագծված են հալված մետաղի մեջ ընկղմվելու համար, ուլտրաձայնային կարծրացումը ամուր լուծում է բարելավված մամլիչով ձուլման համար:
Ալյումինե համաձուլվածքների գրավիտացիոն ձուլում – մասնավորապես AlSi7Mg0.3 (A356) – լայնորեն կիրառվում է ավտոմոբիլային և ավիատիեզերական ոլորտներում: Այնուամենայնիվ, սնուցիչների մոտ գտնվող տարածքները հաճախ պնդանում են վերջինը, ինչը հանգեցնում է ավելի կոպիտ միկրոկառուցվածքների՝ սառեցման դանդաղ տեմպերի պատճառով: Սա հանգեցնում է այդ գոտիներում մեխանիկական հատկությունների վատթարացման, նվազեցնելով բաղադրիչների ընդհանուր ամբողջականությունը և բարդացնելով հոսանքն ի վար մեքենայական մշակումը:
Ավանդական մեթոդները դա մեղմելու համար – ինչպիսիք են քիմիական հացահատիկի վերամշակողները (օրինակ՝ Al-Ti-B հիմնական համաձուլվածքները), բարելավված սառեցումը և կաղապարի նախագծման օպտիմալացումը – ունեն սահմանափակումներ: Դրանք հաճախ չեն կարողանում հասնել միատարր միկրոկառուցվածքի ամբողջ ձուլման ընթացքում և կարող են ներմուծել խառնուրդներ կամ պահանջել բարձր էներգիայի մուտքեր:
Հալված ալյումինի ուլտրաձայնային օժանդակությամբ պնդացումը հանգեցնում է մեխանիկական հատկությունների աստիճանական բարելավմանը և ավելի միատարր բաշխմանը, ինչպես նաև ձգման ամրության ընդհանուր աճի։
Ուլտրաձայնային ամրացում
- Սնուցողներին հարակից գոտիներում դենդրիտային թևերի հեռավորության (ԴԹՀ) մինչև 30% կրճատում։
- Կարծրության և ձգման ամրության զգալի աճ, մասնավորապես նախկինում թույլ հատվածներում։
- Մեխանիկական հատկությունների բարելավված իզոտրոպիա, որը հնարավորություն է տալիս ունենալ ավելի բարակ պատերի նախագծում՝ առանց կատարողականը զոհաբերելու։
Hielscher ուլտրաձայնային զոնդ հեղուկ ալյումինի մշակման համար
Բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային զոնդեր՝ ձուլման համար
Hielscher-ը առաջարկում է բարձր արդյունավետությամբ ուլտրաձայնային պրոցեսորներ, որոնք հագեցած են հատուկ մշակված կերամիկական սոնոտրոդներով: Հատուկ մշակված ուլտրաձայնային կերամիկական զոնդերը հարմար են բարձր ջերմաստիճանում անընդհատ ուլտրաձայնային մշակման համար, իսկ սառեցված երկարացումը պաշտպանում է փոխարկիչը ջերմային վնասվածքներից:
Այս սոնոտրոդներն են՝
- Ջերմակայուն է 700°C-ից բարձր ջերմաստիճանում
- Կայուն է կավիտացիայի նկատմամբ, նվազագույնի է հասցնում էրոզիան և աղտոտումը
- Կարգավորելի է սնուցիչի կամ միջուկի ինտեգրման համար ձուլման կաղապարներում
Դրանց կոմպակտ դիզայնը թույլ է տալիս արդիականացվել արդեն իսկ գոյություն ունեցող մետաղաձուլման համակարգերի մեջ՝ բացելով դուռը դեպի ալյումինե ձուլման գործընթացի վերահսկողության և կրկնելիության նոր մակարդակ։
Hielscher արդյունաբերական կարգի սարքավորումներով ուլտրաձայնային պնդացման մշակումը այս մեթոդը դարձնում է հզոր գործիք հետևյալի համար.
- Ձուլման թերությունների նվազեցում
- Մեխանիկական հուսալիության բարձրացում
- Հետմշակման ծախսերի կրճատում
Ստորև բերված աղյուսակում ներկայացված են մեր ուլտրաձայնային պրոցեսորները, որոնք հարմար են ինքնահոս ձուլման համար.
| Սոնիկատորի մոդել | Հզորության վարկանիշ | Ուլտրաձայնային հաճախականություն |
|---|---|---|
| UIP1000hdT | 10000 վատտ | 20 կիլոհերց |
| UIP1500hdT | 1500 վատտ | 20 կիլոհերց |
| UIP2000hdT | 2000 վտ | 20 կիլոհերց |
| UIP4000hdT | 4000 վատտ | 20 կիլոհերց |
Դիզայն, արտադրություն և խորհրդատվություն – Որակյալ Արտադրված է Գերմանիայում
Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը հայտնի են իրենց բարձր որակի և դիզայնի չափանիշներով: Հզորությունը և հեշտ շահագործումը թույլ են տալիս մեր ուլտրաձայնային սարքերի սահուն ինտեգրումը արդյունաբերական օբյեկտներում: Կոպիտ պայմանները և պահանջկոտ միջավայրերը հեշտությամբ կառավարվում են Hielscher ուլտրաձայնային սարքերի կողմից:
Hielscher Ultrasonics-ը ISO սերտիֆիկացված ընկերություն է և հատուկ շեշտադրում է կատարում բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային սարքերի վրա, որոնք բնութագրվում են ժամանակակից տեխնոլոգիաներով և օգտագործողների համար հարմարավետությամբ: Իհարկե, Hielscher ուլտրաձայնային սարքերը համապատասխանում են ԵԽ-ին և համապատասխանում են UL, CSA և RoH-ների պահանջներին:
Ուլտրաձայնային կարգավորում. Sonicator UIP1000hdT մետաղական հալույթների բարելավված կարծրացման համար
ուսումնասիրություն և պատկեր՝ ©Ռիդել և այլք, 2019
Գրականություն / Հղումներ
- E. Riedel, I. Horn, N. Stein, H. Stein, R. Bähr, S. Scharf (2019): Ultrasonic treatment: a clean technology that supports sustainability in casting processes. Procedia CIRP, Volume 80, 2019. 101-107.
- E. Riedel, P. Köhler, M. Ahmed, B. Hellmann, I. Horn, S. Scharf (2021): Industrial suitable and digitally recordable application of ultrasound for the enviromentally friendly degassing of aluminium melts before tilt casting. Procedia CIRP, Volume 98, 2021. 589-594.
- Riedel, Eric (2020): Numerisch gestützte Untersuchung einer erstarrungsbegleitenden Ultraschallbehandlung der Legierung AlSi7Mg0,3. PhDThesis Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Maschinenbau 2020.
- Ruirun, C. et al. (2017): Effects of ultrasonic vibration on the microstructure and mechanical properties of high alloying TiAl. Sci. Rep. 7, 2017.
Հաճախակի տրվող հարցեր
Ի՞նչ է ձուլումը (die-casting):
Ձուլման եղանակով մետաղի ձևավորման գործընթաց է, որի ընթացքում հալված մետաղը ներարկվում կամ լցվում է պողպատից պատրաստված կաղապարի (մատրիցի) մեջ, սովորաբար ձգողականության կամ բարձր ճնշման տակ: Ձուլման եղանակով ձուլման ժամանակ հալույթը միայն ձգողականության ուժի միջոցով հոսում է կաղապարի խոռոչ: Այս գործընթացը հնարավորություն է տալիս արտադրել ցանցին մոտ կառուցվածքի բաղադրիչներ՝ բարձր չափսերի ճշգրտությամբ, լավ մակերեսային մշակումով և հաստատուն մեխանիկական հատկություններով: – մասնավորապես գունավոր համաձուլվածքների համար, ինչպիսիք են ալյումինը։
Ինչի՞ համար է օգտագործվում ալյումինե հալվածքը:
Ալյումինե հալույթը վերաբերում է ալյումինե համաձուլվածքին իր հեղուկ վիճակում, սովորաբար մոտ 660 °C-ից բարձր ջերմաստիճաններում (մաքուր ալյումին) կամ ավելի բարձր համաձուլվածքների դեպքում: Ձուլման մեջ ալյումինե հալվածքներն օգտագործվում են ցածր խտության, կոռոզիոն դիմադրության, ջերմահաղորդականության և մեխանիկական ամրության բարենպաստ համադրություն պահանջող բաղադրիչներ արտադրելու համար: Ընդհանուր կիրառությունները ներառում են ավտոմոբիլային մասեր (օրինակ՝ շարժիչի բլոկներ, անիվներ), ավիատիեզերական կառուցվածքներ և մեքենաների և սպառողական ապրանքների կառուցվածքային բաղադրիչներ:
Ի՞նչ են դենդրիտները։
Դենդրիտները ծառանման բյուրեղային կառուցվածքներ են, որոնք ձևավորվում են մետաղական համաձուլվածքների պնդացման ընթացքում: Դրանք առաջանում են սկզբնական միջուկագոյացման տեղամասերից և աճում են հալույթի մեջ՝ նախընտրելի բյուրեղագրական ուղղություններով: Դենդրիտային ձևաբանությունը կախված է ջերմային գրադիենտից և պնդացման արագությունից: Կոպիտ դենդրիտային կառուցվածքները սովորաբար կապված են վատ մեխանիկական հատկությունների հետ և, հետևաբար, անցանկալի են բարձր արդյունավետությամբ ձուլվածքներում: Հատիկների մաքրման տեխնիկաները, ինչպիսիք են ուլտրաձայնային մշակումը, նպատակ ունեն ճնշել դենդրիտների չափազանց աճը:
Ի՞նչ է նշանակում ամրացում։
Պնդացումը փուլային անցում է, որի ընթացքում հեղուկ մետաղը վերածվում է պինդ մարմնի, երբ այն սառչում է իր հեղուկուս ջերմաստիճանից ցածր։ Այս գործընթացի ընթացքում ատոմները կազմակերպվում են բյուրեղային ցանցի մեջ՝ ձևավորելով հատիկներ։ Պնդացման կինետիկան և թերմոդինամիկան որոշում են արդյունքում ստացված միկրոկառուցվածքը՝ հատիկի չափը, ձևաբանությունը և տարանջատումը, որոնք էլ իրենց հերթին որոշում են վերջնական ձուլվածքի մեխանիկական և ֆիզիկական հատկությունները։ Կառավարվող պնդացումը կարևոր է ձուլված նյութերում թերությունների նվազագույնի հասցնելու և միկրոկառուցվածքային օպտիմալացման համար։
Hielscher Ultrasonics-ը արտադրում է բարձր արդյունավետության ուլտրաձայնային հոմոգենիզատորներ լաբորատորիա դեպի արդյունաբերական չափս.