Ultrasoon ontgassen van smelt van aluminiumlegeringen
Smeltingen van aluminium en legeringen kunnen efficiënt worden ontgast met krachtige ultrasone trillingen. Krachtige ultrasone geluidsgolven bevorderen de coalescentie van waterstof en andere ongewenste gassen, zodat deze efficiënt uit de metaalsmelt kunnen worden verwijderd. Ultrasone ontgassers zijn beschikbaar voor de toepassing bij zeer hoge temperaturen en zware belasting.
Ultrasoon ontgassen van gesmolten aluminiumlegeringen
Het opwekken van cavitatie in vloeibare metalen is een zeer veeleisende toepassing en er zijn maar heel weinig technieken om voldoende en betrouwbare cavitatie te produceren in metaalsmelten. De snelheid en intensiteit van cavitatie zijn echter cruciale factoren die de ontgassingsresultaten bepalen. Effectieve ontgassing vereist betrouwbare cavitatie om maximale structurele verfijning van de metaalsmelt te verkrijgen. Intense akoestische cavitatie gegenereerd door krachtig ultrageluid kan het ontgassen met 30 tot 60% verbeteren. Tegelijkertijd kan sonicatie de korrelverfijning van metaalsmelten aanzienlijk verbeteren.
Voordelen van smeltontgassing van aluminiumlegering met behulp van ultrasoontechniek
Omdat het ontgassen van metaalsmelten zoals aluminiumlegeringen een veeleisende taak is die de kwaliteit van metalen en gietstukken sterk beïnvloedt, wordt ontgassen met behulp van ultrageluid als een veelbelovende methode beschouwd. – vooral met betrekking tot de voordelen.
- Effectieve verwijdering van gasbellen: Ultrasoon ontgassen is een zeer effectieve methode om gasbellen uit metaalsmelten te verwijderen. De hoogfrequente ultrasone golven zorgen ervoor dat de bellen naar het oppervlak van de smelt stijgen en ontsnappen, waardoor het gasgehalte van de smelt aanzienlijk daalt.
- Verbeterde materiaaleigenschappen: Het verwijderen van gasbellen uit metaalsmelten kan leiden tot aanzienlijke verbeteringen in de mechanische en fysische eigenschappen van het resulterende materiaal. Dit komt doordat gasbellen kunnen werken als spanningsconcentrators, wat leidt tot verminderde sterkte en vervormbaarheid.
- Verbeterde gietkwaliteit: Ultrasoon ontgassen kan ook de gietkwaliteit verbeteren door poreusheid en andere gietfouten die in verband worden gebracht met gasbellen te verminderen.
- Minder rommel: Ultrasoon ontgassen resulteert in minder dross. Daarom maken de ultrasone ontgassers de toepassing van metaalontgassing efficiënter.
- Korrelverfijning: Ultrasoonbehandeling wordt ook gebruikt om de korrelstructuur van metaalsmelten te verbeteren. Hierdoor wordt de metaalkwaliteit verder verbeterd.
Procesparameters van ultrasone ontgassing: Ultrasone ontgassers van het sonde-type worden beschouwd als een van de meest betrouwbare ontgassingsmethoden, waarvan wetenschappelijk bewezen is dat ze op kleine en grote schaal kunnen worden toegepast. Het genereren van intense akoestische cavitatie hangt af van verschillende factoren, waaronder ultrasone procesparameters, metaalsamenstelling, oppervlaktespanning, smelttemperatuur, viscositeit en het volume en oplossingsniveau van gasinsluitingen in de metaalsmelt. De ultrasone procesparameters kunnen nauwkeurig worden afgestemd op de samenstelling van de metaalsmelt en de beïnvloedende factoren, zodat de juiste cavitatie-intensiteit wordt verkregen. De exacte instelling van de ultrasone parameters is fundamenteel voor de voordelen van ultrasone ontgassing van metaalsmelten. De belangrijkste voordelen van ultrasoon ontgassen zijn de hoge ontgassingsnelheden en de verminderde milieubelasting van het proces. Omdat ultrasoon ontgassen slechts zeer weinig dross oplevert, is ultrasoon ontgassen van metaalsmelten een groene, milieuvriendelijke techniek.
De keramische sonotrode BS4D22L3C is een speciale sonotrode die geschikt is voor het soniseren van vloeistoffen met een hoge temperatuur, zoals gesmolten aluminium (bijv. voor mengen en ontgassen).
Ontgassen van aluminium en legeringssmelten met ultrageluid
Ultrasoon ontgassen is een beproefde methode om de dichtheid van aluminiumlegeringen te verhogen en het waterstofgehalte in aluminiumlegeringen te verlagen. In vergelijking met alternatieve ontgassingsprocedures zoals ontgassen met behulp van een roterende waaier, blinkt ultrasoon ontgassen uit door snelheid en efficiëntie. Studies hebben aangetoond dat een ultrasoon ontgassingssysteem ongeveer 3 keer sneller was dan een door een waaier aangedreven gasverwijdering.
Omdat bij ultrasone ontgassing geen conventioneel roeren van metaal nodig is, wordt de beschermende aluminiumoxidelaag op het oppervlak van de smelt niet verstoord. Het intact houden van de aluminiumoxidelaag voorkomt de introductie van aluminiumoxide in de aluminiumsmelt zodat het zijn beschermende werking tegen atmosferische verontreinigingen behoudt. Ultrasoon ontgassen verbetert de korrelverfijning en structuur van aluminiumlegeringen. Dit in aanvulling op de ultrasoon gestimuleerde verwijdering van niet-metallische gasinsluitingen uit het vloeibare aluminium, maakt ultrasoon gestuurde metaalsmeltbehandelingen een superieure techniek voor de productie van hoogwaardige metalen gietstukken.
Ultrasone UIP2000hdT voor zware toepassingen zoals ontgassing van metaalsmelten
Ultrasone apparaten met hoge prestaties voor het ontgassen van metaalsmeltingen
Voor het ontgassen van metaalsmelten zoals aluminiumlegeringen is krachtige ultrasone apparatuur nodig. De ultrasone sonde moet worden gespecificeerd voor gebruik bij hoge temperaturen en hoge viscositeiten. De ultrasone apparatuur moet in staat zijn om gedurende lange perioden constante amplitudes te leveren en te handhaven. Hielscher Ultrasonics is gespecialiseerd in de ontwikkeling, productie en distributie van ultrasone apparatuur met een hoog vermogen voor veeleisende toepassingen zoals het ontgassen van metaalsmelten bij hoge temperaturen en onder zware belasting. Hielscher Ultrasonics levert krachtige ultrasone apparaten op elke schaal en ultrasone sondes die speciaal zijn ontwikkeld voor de behandeling van vloeibare metalen. Hielscher Ultrasonics is uw partner voor betrouwbare en efficiënte verwerking van metaalsmelt.
Ontwerp, productie en advies – Kwaliteit Made in Germany
Hielscher ultrasone machines staan bekend om hun hoge kwaliteit en ontwerpnormen. Robuustheid en eenvoudige bediening zorgen voor een soepele integratie van onze ultrasoonapparatuur in industriële faciliteiten. Ruwe omstandigheden en veeleisende omgevingen worden gemakkelijk door Hielscher ultrasoontoestellen aangepakt.
Hielscher Ultrasonics is een ISO-gecertificeerd bedrijf en legt speciale nadruk op hoogwaardige ultrasone apparaten met state-of-the-art technologie en gebruiksvriendelijkheid. Uiteraard zijn de Hielscher ultrasoonapparaten CE-conform en voldoen ze aan de eisen van UL, CSA en RoHs.
De onderstaande tabel geeft een indicatie van de verwerkingscapaciteit van onze ultrasone machines:
| Batchvolume | Debiet | Aanbevolen apparaten |
|---|---|---|
| 0.5 tot 1.5mL | n.v.t. | VialTweeter | 1 tot 500 ml | 10 tot 200 ml/min | UP100H |
| 10 tot 2000 ml | 20 tot 400 ml/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 tot 20L | 0.2 tot 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 tot 100 liter | 2 tot 10 l/min | UIP4000hdT |
| 15 tot 150 liter | 3 tot 15 l/min | UIP6000hdT |
| n.v.t. | 10 tot 100 l/min | UIP16000 |
| n.v.t. | groter | cluster van UIP16000 |
Neem contact met ons op! / Vraag het ons!
Literatuur / Referenties
- Wang, C., Connolley, T., Tzanakis, I., Eskin, D., & Mi, J. (2019): Characterization of Ultrasonic Bubble Clouds in A Liquid Metal by Synchrotron X-ray High Speed Imaging and Statistical Analysis. Materials (Basel, Switzerland), 13(1), 44.
- I. Tzanakis, W.W. Xu, G.S.B. Lebon, D.G. Eskin, K. Pericleous, P.D. Lee (2015): In Situ Synchrotron Radiography and Spectrum Analysis of Transient Cavitation Bubbles in Molten Aluminium Alloy. Physics Procedia, Volume 70, 2015. 841-845.
- Shusen, Wu; Liu, Longfei; Qianqian, Ma; Youwu, Mao; Ping, An. (2012): Degassing effect of ultrasonic vibration in molten melt and semi-solid slurry of Al-Si alloys. Foundry 9, 2012. 201-206.
Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren van lab naar industrieel formaat.