Hielscher Echografietechniek

Ultrasone verwerking van Metal Melts

  • Macht ultrasound in gesmolten metalen en legeringen toont verscheidene heilzame effecten zoals structureren, ontgassing en verbeterde filtratie.
  • Ultrasone 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.

 

ultrasone Solidificatie

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 zijn intense dwarskrachten verhoging van de nucleatie sites en het aantal kernen in de smelt. Ultrasoonbehandeling (UST) van smelten tot een heterogene nucleatie en de versnippering van dendrieten, zodat het uiteindelijke product bezit een aanzienlijk higer korrelverfijning.
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.

Ultrasone bewerking van metalen smelt verbetert de korrelstructuur.

Macrostructuur Ti legering na ultrasone behandeling (Ruirun et al. 2017)

Dendrite fragmentatie: Het smelten van dendrieten begint meestal aan de basis als gevolg van lokale temperatuurstijging en segregatie. UST genereert sterke convectie (warmteoverdracht massa beweging van een fluïdum) en schokgolven in de smelt, zodat de dendrieten worden gefragmenteerd. Convectie dendriet fragmentatie bevorderen vanwege lokale extreme temperaturen en met veranderingen en bevordert diffusie van opgeloste stof. De cavitatie schokgolven helpen het breken van die smelten wortels.

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.

Ultrasone verfijning van Ti-legering (klik om te vergroten!)

Samenpersende eigenschappen van Ti44Al6Nb1Cr2V onder verschillende sonicatietijden.

De UIP1000hd is een krachtige ultrasone inrichting, die wordt gebruikt voor materiaalkunde, nano- deeltjes en structurering modificatie. (Klik om te vergroten!)

Dr. D. Andreeva toont de procedure van ultrasone structureren
met de UIP1000hd ultrasonicator (20 kHz, 1000W). Foto door Ch. Wissler

Informatieaanvraag




Let op onze Privacybeleid.


Effect van ultrasone trillingen

Sonocapillary Effect tijdens filtratie

De ultrasone capillaire werking (UCE) in vloeibare metalen is de drijvende kracht oxide insluitingen te verwijderen tijdens het ultrasoon-assisted filtratie van smelten. (Eskin et al 2014:. 120ff.)
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

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

Informatieaanvraag




Let op onze Privacybeleid.


Ultrasone apparatuur voor zware toepassingen

De toepassing van ultrageluid energie in de metallurgie vereist robuuste en betrouwbare ultrasone systemen, die in veeleisende omgevingen worden geïnstalleerd. Hielscher Ultrasonics levert industriële kwaliteit ultrasone apparatuur voor installaties in zware toepassingen en ruwe omgevingen. Al onze ultrasonicators zijn gebouwd voor 24/7 gebruik. hoogvermogen ultrasone systemen Hielscher worden gecombineerd met robuustheid, betrouwbaarheid en nauwkeurige regelbaarheid.
veeleisende processen – zoals het raffineren van metaal smelten – vereisen het vermogen van intense ultrasoonapparaat. Hielscher Ultrasonics’ industriële ultrasone processors zeer hoge amplitudes. Amplitudes van maximaal 200 urn kan gemakkelijk continu worden uitgevoerd in 24/7 operatie. Voor nog hogere amplituden, aangepaste ultrasone sonotrodes 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): Ultrasone Behandeling van Light Alloy Melts. CRC Press, Technology & Techniek 2014.
  • Jia, S .; Xuan, Y .; Nastac, L .; Allison, P.G .; Meeslepen, T. W: (2016): microstructuur, mechanische eigenschappen en breukgedrag van 6061 aluminium gebaseerde nanocomposiet gietstukken vervaardigd door ultrasone verwerking. International Journal of Cast Metals Research, Vol. 29 ISS. 5: TMS 2015 Annual Meeting and Exhibition 2016. 286-289.
  • Ruirun, C. et al. (2017): Effecten van ultrasone trillingen op de microstructuur en de mechanische eigenschappen van hoge legering TiAl. Sci. Rep. 7, 2017.
  • Skorb, E.V .; Andreeva, D.V. (2013): Bio-geïnspireerde echografie bijgestaan ​​constructie van synthetische sponzen. J. Mater. Chem. A, 2013,1. 7547-7557.
  • Tzanakis, I .; Xu, W.W .; Eskin, D.G .; Lee, P.D. .; Kotsovinos, N. (2015): In situ observatie en analyse van ultrasone capillaire werking in gesmolten aluminium. Ultrasone 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 Kwantificering van Echografie cavitatie en 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 (UST) zijn voornamelijk gebaseerd op cavitatie-effecten. Voor de metallurgie is UST een zeer voordelige techniek om het gieten van metalen en legeringen te verbeteren.