Ultrasone verfijning van metaalsmelten

  • Macht ultrasound in gesmolten metalen en legeringen toont verscheidene heilzame effecten zoals structureren, ontgassing en verbeterde filtratie.
  • Ultrasoonbehandeling bevordert de niet-dendritische stolling in vloeibare en halfvaste metalen.
  • Ultrasoonbehandeling heeft belangrijke voordelen op de microstructurele verfijning van dendritische granen en primaire intermetaaldeeltjes.
  • Daarnaast kan stroom echografie doelbewust worden gebruikt om de poreusheid te verminderen of meso-poreuze structuren te produceren.
  • Last but not least, de macht echografie verbetert de kwaliteit van gietstukken.

Ultrasoon stollen van metaalsmelten

De vorming van niet-dendritische structuren tijdens de stolling van metaal smelt beïnvloedt de materiaaleigenschappen zoals sterkte, taaiheid, hardheid, en / of hardheid.
Ultrasoon veranderde korrel nucleatie: Akoestische cavitatie en de intense schuifkrachten vergroten de kernen en het aantal kernen in de smelt. Ultrasone behandeling van smelt resulteert in een heterogene nucleatie en fragmentatie van dendrieten, zodat het eindproduct een aanzienlijk hogere korrelverfijning vertoont.
Ultrasone cavitatie veroorzaakt het ook bevochtiging van niet-metallische onzuiverheden in de smelt. Die verontreinigingen om te zetten in nucleatie sites, die de uitgangspunten van stolling zijn. Omdat die kernpunten zijn voorsprong op de stolling front, heeft de groei van dendritische structuren niet optreden.

Intense ultrasoonbehandeling verbetert de korrelstructuur in metaalsmelten en helpt daardoor te voldoen aan de kwaliteitsnormen voor spuitgieten.

Macrostructuur van de Ti legering na ultrasone behandeling. Ultrasoonbehandeling leidt tot een aanzienlijk verfijnde korrelstructuur.

Informatieaanvraag




Let op onze Privacybeleid.


Ultrasone nano-structurering van metalen en zeolieten is een zeer effectieve techniek om hoogwaardige katalysatoren te produceren.

Dr. Andreeva-Bäumler, Universiteit van Bayreuth, werkt met de ultrasoon UIP1000hdT aan nanostructurering van metalen.

Ultrasone effecten op de Vicker-hardheid van legeringen: Ultrasoontechniek verbetert de Vickers-microhardheid in metaal

Ultrasone effecten op de Vicker-hardheid van legeringen: Ultrasoontechniek verbetert de Vickers-microhardheid in metaal
(studie en grafiek: ©Ruirun et al., 2017)

 
Dendrite fragmentatie: Het smelten van dendrieten begint meestal bij de wortel door lokale temperatuurstijging en ontmenging. Sonificatie genereert sterke convectie (warmteoverdracht door massabeweging van een vloeistof) en schokgolven in de smelt, waardoor de dendrieten versplinteren. Convectie kan de fragmentatie van dendrieten bevorderen door extreme lokale temperaturen en samenstellingsvariaties en bevordert de diffusie van opgeloste stoffen. De cavitatieschokgolven helpen bij het afbreken van die smeltwortels.

Ultrasone ontgassen van metaallegeringen

Ontgassing ander belangrijk effect van ultrasoon vermogen op vloeibare en halfvaste metalen en legeringen. De akoestische cavitatie ontstaat afwisselend lage druk / hoge druk cycli. Tijdens de lagedruk cycli, kleine vacuümbelletjes optreden in de vloeistof of slurry. Deze vacuümbelletjes fungeren als kiemen voor de vorming van waterstof en dampbellen. Vanwege de vorming van grotere bellen waterstof, de gasbelletjes stijgen. Akoestische stroming en streaming ondersteunen de drijvende van deze bellen naar het oppervlak en uit de smelt, zodat het gas kan worden verwijderd en de gasconcentratie in de smelt wordt verlaagd.
Ultrasone ontgassing vermindert de porositeit van het metaal bereiken waardoor een hogere materiaaldichtheid in de uiteindelijke metaal / legering product.
Ultrasone ontgassen van aluminiumlegeringen verhoging van de treksterkte en taaiheid van het materiaal. Industriële macht ultrasone systemen gelden als de beste onder andere commerciële ontgassen methoden met betrekking tot effectiviteit en verwerkingstijd. Bovendien wordt het proces van vormvulling verbeterd door lagere viscositeit van de smelt.
 

Ultrasoon maken verbetert de druksterkte van metaalsmelten en daardoor de metaalkwaliteit aanzienlijk.

Samendrukbaarheid van Ti44Al6Nb1Cr2V onder verschillende sonicatietijden. Sonificatie verbetert de druksterkte aanzienlijk.
(studie en grafiek: ©Ruirun et al., 2017)

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). Gemaakt door Hielscher Ultrasonics

De keramische sonotrode BS4D22L3C is een speciale sonotrode die geschikt is voor het soniseren van vloeistoffen met een hoge temperatuur, zoals gesmolten aluminium (bv. voor mengen en ontgassen).

Sonocapillary Effect tijdens filtratie

Het ultrasone capillaire effect in vloeibare metalen is het drijvende effect om oxide insluitingen te verwijderen tijdens de ultrasoon ondersteunde filtratie van smelt. (Eskin et al. 2014: 120 e.v.)
Filtratie wordt gebruikt om niet-metallische verontreinigingen uit de smelt verwijderd. Tijdens filtratie de smelt passeert verschillende mazen (bijvoorbeeld glasvezel) om ongewenste insluitsels scheiden. Hoe kleiner de maaswijdte, des te beter de filtratieresultaat.
Onder gewone omstandigheden, kan de smelt niet door een tweelaags filter met een zeer smalle poriegrootte van 0,4-0,4mm. Krachtens ultrasoon-ondersteunde filtratie de smelt geactiveerd om het gaas poriën passeren, vanwege de sonocapillary effect. In dit geval is het filter capillairen behouden zelfs metallische onzuiverheden 1-10μm. Vanwege de verbeterde zuiverheid van de legering, is de vorming van waterstof poriën oxiden vermeden, waardoor de vermoeiingssterkte van de legering toeneemt.
Eskin et al. (2014:. 120ff) blijkt dat ultrasone filtering maakt het mogelijk de aluminiumlegeringen AA2024 zuiveren AA7055 en AA7075 gebruik meerlagige glasvezelfilters (met tot 9 lagen) 0,6×0.6mm mesh poriën. Wanneer het ultrasone filtratieproces wordt gecombineerd met het toevoegen van entstoffen, wordt gelijktijdig korrelverfijning verkregen.

Ultrasone versterking van metaallegeringen

Ultrasone trillingen is zeer doeltreffend gebleken bij verstuiven nanodeeltjes gelijkmatig in suspensies zijn. Daarom ultrasone verspreiders zijn de meest voorkomende materiaal voor nano composieten te produceren.
Nanodeeltjes (bijvoorbeeld Al2de3/ SiC, CNTs) worden toegepast als versterkingsmateriaal. De nanodeeltjes worden toegevoegd aan de gesmolten legering en ultrasoon gedispergeerd. De akoestische cavitatie en streaming verbetert deagglomeratie en bevochtiging van de deeltjes, wat resulteert in een verbeterde treksterkte, vloeigrens en rek.

Ultrasone inrichting UIP2000hdT (2kW) met Cascatrode

Ultrasone apparatuur voor zware toepassingen

De toepassing van vermogensechografie in de metallurgie vereist robuuste, betrouwbare ultrasone systemen, die in veeleisende omgevingen kunnen worden geïnstalleerd. Hielscher Ultrasonics levert ultrasone apparatuur van industriële kwaliteit voor installaties in zware toepassingen en ruwe omgevingen. Al onze ultrasoonapparatuur is gebouwd voor 24/7 gebruik. Hielscher high power ultrasoon systemen gaan gepaard met robuustheid, betrouwbaarheid en nauwkeurige regelbaarheid.
veeleisende processen – zoals het raffineren van metaal smelten – vereisen de mogelijkheid van intense sonicatie. De industriële ultrasoonprocessoren van Hielscher Ultrasonics leveren zeer hoge amplitudes. Amplitudes tot 200µm kunnen gemakkelijk continu worden gebruikt in 24/7 bedrijf. Voor nog hogere amplitudes zijn op maat gemaakte ultrasone sonotroden beschikbaar.
Voor de ultrasoonapparaat van zeer hoge vloeistof- en smelttemperaturen, Hielscher biedt verschillende sonotrodes en accessoires aangepast om optimale verwerkingsresultaten.
Onderstaande tabel geeft een indicatie van de geschatte verwerkingscapaciteit van onze ultrasonicators:

batch Volume Stroomsnelheid Aanbevolen apparaten
10 tot 2000 ml 20 tot 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 tot 20L 0.2 tot 4L / min UIP2000hdT
10 tot 100L 2 tot 10 l / min UIP4000
na 10 tot 100 l / min UIP16000
na grotere cluster van UIP16000

Neem contact met ons op! / Vraag ons!

Vraag voor meer informatie

Gebruik het onderstaande formulier als u aanvullende informatie wilt over ultrasone homogenisatie. We zullen u graag een ultrasoon systeem aanbieden dat aan uw eisen voldoet.









Let op onze Privacybeleid.




Literatuur / Referenties

  • 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.

Feiten die de moeite waard zijn om te weten

Vermogen Ultrasound en cavitatie

Wanneer hoge intensieve ultrasone golven worden gekoppeld in vloeistoffen of slurries, het verschijnsel cavitatie optreedt.
Hoogvermogen ultrasoon geluid met lage frequentie veroorzaakt de vorming van cavitatiebellen in vloeistoffen en slurries op een gecontroleerde manier. Intense ultrasone golven genereren alternerende lage druk / hoge drukcycli in de vloeistof. Deze snelle drukveranderingen genereren holtes, de zogenaamde cavitatiebellen. Ultrasoon geïnduceerde cavitatiebellen kunnen worden beschouwd als chemische microreactoren die hoge temperaturen en drukken op microscopische schaal bieden, waar de vorming van actieve soorten zoals vrije radicalen uit opgeloste moleculen plaatsvinden. In de context van materiaalchemie heeft ultrasone cavitatie het unieke potentieel van het lokaal katalyseren van hoge temperatuur (tot 5000 K) en hoge druk (500 atm) reacties, terwijl het systeem macroscopisch dichtbij kamertemperatuur en omgevingsdruk blijft. (vergelijk Skorb, Andreeva 2013)
Ultrasone behandelingen zijn voornamelijk gebaseerd op cavitatie-effecten. Voor de metallurgie is sonificatie een zeer voordelige techniek om het gieten van metalen en legeringen te verbeteren.
Naast de behandeling van metaalsmelten wordt sonicatie ook gebruikt om sponsachtige nanostructuren en nanopatronen te creëren op solide metalen oppervlakken zoals titanium en legeringen. Deze ultrasoon nanogestructureerde onderdelen van titanium en legeringen zijn zeer geschikt als implantaten met verbeterde osteogene celproliferatie. Lees meer over ultrasone nanostructurering van titanium implantaten!

We zullen graag uw proces bespreken.

Laten we contact opnemen.