Ultrasonik penyempurnaan logam meleleh

  • Kekuatan USG dalam logam cair dan paduan menunjukkan berbagai efek menguntungkan seperti penataan, degassing, dan filtrasi ditingkatkan.
  • Ultrasonication mempromosikan pemadatan non-dendritik dalam logam cair dan semi-padat.
  • Sonication memiliki manfaat yang signifikan pada perbaikan mikrostruktur butir dendritik dan partikel intermetalik primer.
  • Selain itu, kekuatan USG dapat digunakan sengaja untuk mengurangi porositas logam atau untuk menghasilkan struktur meso-pori.
  • Last but not least, listrik USG meningkatkan kualitas coran.

Ultrasonic Solidification dari Metal Melts

Pembentukan struktur non-dendritik selama pembekuan dari logam meleleh pengaruh sifat material seperti kekuatan, keuletan, ketangguhan, dan / atau kekerasan.
Ultrasonically diubah butir nukleasi: Kavitasi akustik dan gaya gesernya yang intens meningkatkan situs nukleasi dan jumlah inti dalam lelehan. Perawatan ultrasonik lelehan menghasilkan nukleasi heterogen dan fragmentasi dendrit, sehingga produk akhir menunjukkan penyempurnaan butir yang jauh lebih tinggi.
Ultrasonic kavitasi menyebabkan bahkan pembasahan kotoran non-logam di cairkan. Mereka kotoran berubah menjadi situs nukleasi, yang merupakan titik awal dari pembekuan. Karena titik-titik nukleasi lebih beruntung dari depan pemadatan, pertumbuhan struktur dendritik tidak terjadi.

Ultrasonikasi intens meningkatkan struktur butir dalam lelehan logam dan dengan demikian membantu memenuhi standar kualitas untuk die casting.

Struktur makro paduan Ti setelah perawatan ultrasonik. Ultrasonication menghasilkan struktur butir yang disempurnakan secara signifikan.

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan pribadi.


Ultrasonic nano-penataan logam dan zeolit adalah teknik yang sangat efektif untuk menghasilkan katalis berkinerja tinggi.

Dr. Andreeva-Bäumler, Universitas Bayreuth, bekerja dengan ultrasonicator UIP1000hdT pada nano-penataan logam.

Efek ultrasonik pada paduan kekerasan Vicker: Ultrasonication meningkatkan kekerasan mikro Vickers dalam logam

Efek ultrasonik pada paduan kekerasan Vicker: Ultrasonication meningkatkan kekerasan mikro Vickers dalam logam
(studi dan grafik: ©Ruirun et al., 2017)

 
Dendrit fragmentasi: Peleburan dendrit biasanya dimulai pada akar karena kenaikan suhu lokal dan segregasi. Sonikasi menghasilkan konveksi yang kuat (perpindahan panas dengan gerakan massa fluida) dan gelombang kejut dalam lelehan, sehingga dendrit terfragmentasi. Konveksi dapat mempromosikan fragmentasi dendrit karena suhu lokal yang ekstrim serta variasi komposisi dan mempromosikan difusi zat terlarut. Gelombang kejut kavitasi membantu kerusakan akar yang meleleh tersebut.

Ultrasonic Degassing metalik Paduan

Degassing adalah efek penting dari ultrasonik listrik pada logam cair dan semi padat dan paduan. Kavitasi akustik menciptakan bolak siklus tekanan / tekanan tinggi rendah. Selama siklus tekanan rendah, gelembung vakum kecil terjadi pada cairan atau bubur. gelembung vakum ini bertindak sebagai inti untuk pembentukan gelembung hidrogen dan uap. Karena pembentukan gelembung hidrogen yang lebih besar, gelembung gas naik. aliran akustik dan streaming membantu mengambang gelembung ini ke permukaan dan keluar dari lelehan, sehingga gas dapat dihapus dan konsentrasi gas di cairkan berkurang.
degassing ultrasonik mengurangi porositas logam mencapai sehingga kepadatan materi yang lebih tinggi dalam produk logam / paduan akhir.
degasification ultrasonik paduan aluminium menaikkan kekuatan tarik utama dan daktilitas material. sistem USG kekuatan industri dihitung sebagai yang terbaik di antara metode degassing komersial lainnya mengenai efektivitas dan waktu proses. Selain itu, proses cetakan mengisi ditingkatkan karena viskositas yang lebih rendah dari lelehan.
 

Ultrasonication meningkatkan kekuatan tekan logam meleleh dan dengan demikian kualitas logam secara signifikan.

Sifat tekan Ti44Al6Nb1Cr2V di bawah berbagai waktu sonikasi. Sonikasi meningkatkan kekuatan tekan secara signifikan.
(studi dan grafik: ©Ruirun et al., 2017)

Sonotrode keramik BS4D22L3C adalah sonotrode khusus yang cocok untuk sonikasi cairan suhu tinggi seperti aluminium cair (misalnya untuk pencampuran dan degassing). Dibuat oleh Hielscher Ultrasonics

Sonotrode keramik BS4D22L3C adalah sonotrode khusus yang cocok untuk sonikasi cairan suhu tinggi seperti aluminium cair (misalnya untuk pencampuran dan degassing).

Sonocapillary Effect selama Filtrasi

Efek kapiler ultrasonik dalam logam cair adalah efek pendorong untuk menghilangkan inklusi oksida selama filtrasi lelehan ultrasonically dibantu. (Eskin et al. 2014: 120ff.)
Filtrasi digunakan untuk menghilangkan kotoran non-logam dari lelehan. Selama filtrasi, lelehan melewati berbagai jerat (misalnya serat kaca) untuk memisahkan inklusi yang tidak diinginkan. Semakin kecil ukuran mesh, semakin baik adalah hasil filtrasi.
Dalam kondisi umum, mencair tidak bisa lewat filter dua lapis dengan ukuran pori yang sangat sempit 0,4-0,4mm. Namun, di bawah filtrasi ultrasonically-dibantu lelehan diaktifkan untuk lulus pori-pori jala karena efek sonocapillary. Dalam hal ini, kapiler penyaring mempertahankan bahkan kotoran non logam dari 1-10μm. Karena kemurnian ditingkatkan paduan, pembentukan pori-pori hidrogen pada oksida dihindari, sehingga kekuatan kelelahan paduan meningkat.
Eskin et al. (2014:. 120ff) telah menunjukkan bahwa filtrasi ultrasonik memungkinkan untuk memurnikan paduan aluminium AA2024, AA7055, dan AA7075 menggunakan filter fiber glass berlapis-lapis (dengan sampai 9 lapis) dengan 0,6×0.6mm pori-pori jala. Ketika proses filtrasi ultrasonik dikombinasikan dengan penambahan inokulan, penyempurnaan butir simultan dicapai.

Penguatan ultrasonik paduan logam

Ultrasonication terbukti sangat efektif pada penyebaran partikel nano seragam dalam lumpur. Oleh karena itu, penyebar ultrasonik adalah peralatan yang paling umum untuk menghasilkan komposit nano-diperkuat.
partikel nano (misalnya Al2O3/ SiC, CNT) yang digunakan sebagai bahan penguat. Partikel nano ditambahkan ke dalam paduan cair dan tersebar ultrasonically. Kavitasi akustik dan streaming meningkatkan deagglomeration dan wettability dari partikel, yang mengakibatkan kekuatan tarik ditingkatkan, kekuatan luluh, dan perpanjangan.

perangkat ultrasonik UIP2000hdT (2kW) dengan Cascatrode

Peralatan ultrasonik untuk Aplikasi Heavy-Duty

Penerapan ultrasound daya dalam metalurgi membutuhkan sistem ultrasonik yang kuat dan andal, yang dapat dipasang di lingkungan yang menuntut. Hielscher Ultrasonics memasok peralatan ultrasonik kelas industri untuk instalasi dalam aplikasi tugas berat dan lingkungan kasar. Semua ultrasonicators kami dibangun untuk operasi 24/7. Sistem ultrasonik daya tinggi Hielscher dipasangkan dengan ketahanan, keandalan dan kemampuan kontrol yang tepat.
proses menuntut – seperti penyulingan mencair logam – membutuhkan kemampuan sonikasi intens. Hielscher Ultrasonics prosesor ultrasonik industri memberikan amplitudo yang sangat tinggi. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah terus dijalankan dalam operasi 24/7. Untuk amplitudo yang lebih tinggi, sonotrodes ultrasonik yang disesuaikan tersedia.
Untuk sonication dari cairan yang sangat tinggi dan mencair suhu, Hielscher menawarkan berbagai sonotrodes dan aksesoris disesuaikan untuk memastikan hasil pengolahan yang optimal.
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:

Batch Volume Flow Rate Direkomendasikan perangkat
10-2000mL 20 hingga 400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 hingga 20L 0.2 sampai 4L/min UIP2000hdT
10 sampai 100L 2-10L/min UIP4000
n.a. 10 sampai 100L/menit UIP16000
n.a. kristal yang lebbig cluster UIP16000

Hubungi Kami! / Tanya Kami!

Meminta informasi lebih lanjut

Silakan gunakan formulir di bawah ini, jika Anda ingin meminta informasi tambahan tentang ultrasonik homogenisasi. Kami akan sangat senang untuk menawarkan Anda sebuah sistem ultrasonik yang memenuhi persyaratan.









Harap dicatat bahwa Kebijakan pribadi.




Literatur / Referensi

  • 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.

Fakta-fakta yang Patut Diketahui

Kekuatan USG dan Cavitation

Ketika tinggi gelombang ultrasonik intens digabungkan ke dalam cairan atau bubur, fenomena Kavitasi terjadi.
Daya tinggi, USG frekuensi rendah menyebabkan terbentuknya gelembung kavitasi pada cairan dan slurries secara terkendali. Gelombang ultrasonik yang intens menghasilkan putaran tekanan rendah / tekanan rendah bergantian dalam cairan. Perubahan tekanan yang cepat ini menghasilkan void, yang disebut gelembung kavitasi. Gelembung kavitasi yang diinduksi secara ultrasonik dapat dianggap sebagai microreactors kimia yang menghasilkan suhu dan tekanan tinggi pada skala mikroskopis, dimana pembentukan spesies aktif seperti radikal bebas dari molekul terlarut terjadi. Dalam konteks kimia material, kavitasi ultrasonik memiliki potensi unik untuk mengkatalisis reaksi suhu tinggi (sampai 5000 K) dan tekanan tinggi (500atm), sementara sistem tetap makroskopik di dekat suhu kamar dan tekanan ambien. (lih Skorb, Andreeva 2013)
Perawatan ultrasonik terutama didasarkan pada efek kavitasi. Untuk metalurgi, sonikasi adalah teknik yang sangat menguntungkan untuk meningkatkan pengecoran logam dan paduan.
Selain perawatan lelehan logam, sonikasi juga digunakan untuk membuat struktur nano seperti spons dan pola nano pada permukaan logam padat seperti titanium dan paduan. Bagian titanium dan paduan ultrasonically nanostructured ini menunjukkan kapasitas besar sebagai implan dengan proliferasi sel osteogenik yang ditingkatkan. Baca lebih lanjut tentang ultrasonik nano-penataan implan titanium!

Kami akan dengan senang hati mendiskusikan proses Anda.

Mari kita hubungi.