Hielscher ultralydteknologi

Ultralydbehandling av metallsmelter

  • Effekt ultralyd i smeltede metaller og legeringer viser ulike gunstige effekter som strukturering, avgassing og forbedret filtrering.
  • Ultrasonic fremmer ikke-dendritisk størkning i flytende og halvfaste metaller.
  • Sonikering har betydelige fordeler ved mikrostrukturmessig raffinering av dendritiske korn og primære intermetalliske partikler.
  • Videre kan effekt-ultralyd brukes hensiktsmessig for å redusere metallporøsiteten eller for å frembringe meso-porøse strukturer.
  • Sist men ikke minst, forbedrer effekten ultralyd kvaliteten på støpegods.

 

Ultralyd Solidification

Dannelsen av ikke-dendritiske strukturer under størkning av metallsmelter påvirker materialegenskapene som styrke, duktilitet, seighet og / eller hardhet.
Ultrasonisk endret kornkjerne: Akustisk kavitasjon og dens intense skjærkraft styrker kjernefeltene og antallet kjerner i smelten. Ultralydbehandling (UST) av smelter resulterer i en heterogen nukleering og fragmenteringen av dendriter, slik at sluttproduktet viser en betydelig høyere kornfarging.
Ultralydkavitasjon forårsaker jevn vanning av ikke-metalliske urenheter i smelten. Disse urenheter blir til kjernefysiske steder, som er utgangspunktet for størkning. Fordi de kjernepunktene er foran stivelsesfronten, oppstår ikke veksten av dendritiske strukturer.

Ultralydbehandling av metallsmelter forbedrer kornstrukturen.

Makrostruktur av Ti-legering etter ultralydbehandling (Ruirun et al. 2017)

Dendrit-fragmentering: Smeltingen av dendriter begynner vanligvis ved roten på grunn av lokal temperaturstigning og segregering. UST genererer sterk konveksjon (varmeoverføring ved massebevegelse av væske) og støtbølger i smelten, slik at dendritene er fragmentert. Konveksjon kan fremme dendritfragmentering på grunn av ekstreme lokale temperaturer, samt sammensetningsvariasjoner og fremmer diffusjon av løsemiddel. Kavitationsjokkbølgene bidrar til brudd på de smeltende røttene.

Ultralyd avgassing av metalliske legeringer

Avgassing er en annen viktig effekt av effekten ultralyd på flytende og halvfaste metaller og legeringer. Den akustiske kavitasjonen skaper vekslende lavtrykk / høytrykkssykluser. Under lavtrykkssyklusene oppstår små vakuumbobler i væsken eller oppslemmingen. Disse vakuumboblene fungerer som kjerner for dannelse av hydrogen og dampbobler. På grunn av dannelsen av større hydrogenbobler stiger gassboblene. Akustisk strømning og strømning hjelper flytningen av disse boblene til overflaten og ut av smelten, slik at gassen kan fjernes og gasskonsentrasjonen i smelten reduseres.
Ultralydgassering reduserer porøsiteten til metallet og derved oppnår høyere materialtetthet i det endelige metall / legeringsproduktet.
Ultralydsavgassing av aluminiumslegeringer øker den maksimale strekkstyrken og duktiliteten til materialet. Industriell kraft ultralyd systemer teller som det beste blant andre kommersielle avgassing metoder med hensyn til effektivitet og behandlingstid. Videre er prosessen med støpefylling forbedret på grunn av smeltens lavere viskositet.

Ultralydforbedring av Ti-legering (Klikk for å forstørre!)

Komprimerende egenskaper av Ti44Al6Nb1Cr2V under forskjellige lydbehandlingstider.

Den UIP1000hd er en kraftig ultralydinnretning, som brukes for materialer teknikk, nano strukturering og partikkel modifikasjon. (Klikk for å forstørre!)

Dr. D. Andreeva demonstrerer prosedyren for ultralyd strukturering
ved å bruke UIP1000hd ultralyd (20 kHz, 1000W). Bilde av Ch. Wissler

Informasjonsforespørsel




Merk våre Personvernregler.


Sonokapillær effekt under filtrering

Ultralyd kapillær effekten (UCE) i flytende metaller er drivvirkningen for å fjerne oksydinneslutninger under ultralydsassistert filtrering av smelter. (Eskin et al., 2014: 120ff.)
Filtrering brukes til å fjerne ikke-metalliske urenheter fra smelten. Under filtrering passerer smelten forskjellige masker (f.eks. Glassfiber) for å skille uønskede inneslutninger. Jo mindre maskestørrelse, desto bedre er filtreringsresultatet.
Under vanlige forhold kan smelten ikke passere et tolagsfilter med en meget smal porestørrelse på 0,4-0,4 mm. Under ultrasonisk assistert filtrering blir smelten imidlertid aktivert for å passere nettporene på grunn av sonokapillær effekt. I dette tilfelle beholder filterkapillærene jevne ikke-metalliske urenheter på 1-10 μm. På grunn av den forbedrede renheten av legeringen unngås dannelsen av hydrogenporer ved oksydene, slik at utmattningsstyrken til legeringen økes.
Eskin et al. (2014: 120ff.) Har vist at ultralydsfiltrering gjør det mulig å rense aluminiumslegeringene AA2024, AA7055 og AA7075 ved å bruke flerskiktsfiberfiltre (med opptil 9 lag) med 0,6×0.6 mm mesh porene. Når ultralydfiltreringsprosessen kombineres med tilsetning av inokulanter, oppnås en samtidig kornforfining.

Ultralydforsterkning

Ultralydbehandling har vist seg å være svært effektiv på å dispergere nanopartikler jevnt i slurries. Derfor er ultralydspredere det vanligste utstyret for å produsere nanoforsterkede kompositter.
Nano partikler (f.eks. Al2O3/ SiC, CNTs) brukes som forsterkende materiale. Nanopartiklene blir tilsatt i smeltet legering og dispergert ultralyd. Den akustiske kavitasjon og strømning forbedrer deagglomerering og fuktbarhet av partiklene, noe som resulterer i en forbedret strekkfasthet, utbyttestyrke og forlengelse.

Ultralydsenhet UIP2000hdT (2kW) med Cascatrode

Informasjonsforespørsel




Merk våre Personvernregler.


Ultralydutstyr for tunge applikasjoner

Bruken av ultralyd i metallurgi krever robuste, pålitelige ultralydsystemer, som kan installeres i krevende omgivelser. Hielscher Ultrasonics leverer ultrasonisk utstyr i industriell klasse for installasjoner i tunge applikasjoner og tøffe miljøer. Alle våre ultralydmaskiner er bygget for 24/7-drift. Hielscher's ultralydsystemer med høy effekt er parret med robusthet, pålitelighet og presis styrbarhet.
Krevende prosesser – slik som raffinering av metall smelter – krever evnen til intens lydbehandling. Hielscher Ultrasonics’ Industrielle ultralydprosessorer leverer svært høye amplituder. Amplitudene på opptil 200 μm kan enkelt kjøres kontinuerlig i 24/7-drift. For enda høyere amplituder er tilpassede ultralydsonotroder tilgjengelige.
For sonication av svært høy væske- og smeltetemperaturer, tilbyr Hielscher forskjellige sonotroder og tilpassede tilbehør for å sikre optimale behandlingsresultater.
Tabellen under gir deg en indikasjon på den omtrentlige prosesseringskapasiteten til våre ultralydapparater:

Batchvolum Strømningshastighet Anbefalte enheter
10 til 2000 ml 20 til 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 til 20L 0.2 til 4l / min UIP2000hdT
10 til 100 liter 2 til 10 l / min UIP4000
na 10 til 100 l / min UIP16000
na større klynge av UIP16000

Kontakt oss! / Spør oss!

Be om mer informasjon

Vennligst bruk skjemaet nedenfor hvis du ønsker å be om ytterligere informasjon om ultralyd homogenisering. Vi vil gjerne tilby deg en ultralyd system møte dine behov.









Vær oppmerksom på at Personvernregler.


Litteratur / Referanser

  • Eskin, Georgy I .; Eskin, Dmitry G. (2014): Ultralydbehandling av lyslegering smelter. CRC Press, Teknologi & Ingeniør-2014.
  • Jia, S .; Xuan, Y .; Nastac, L .; Allison, PG; Rushing, TW: (2016): Mikrostruktur, mekaniske egenskaper og bruddadferdighet av 6061 aluminiumslegeringsbaserte nanokompositt-støpegods fremstilt ved ultralydbehandling. International Journal of Cast Metals Research, vol. 29, utg. 5: TMS 2015 årsmøte og utstilling 2016. 286-289.
  • Ruirun, C. et al. (2017): Effekter av ultralydsvibrasjon på mikrostrukturen og mekaniske egenskaper av høylegerende TiAl. Sci. Rep. 7, 2017.
  • Skorb, EV; Andreeva, DV (2013): Bio-inspirert ultralyd assistert konstruksjon av syntetiske svamper. J. Mater. Chem. A, 2013,1. 7547-7557.
  • Tzanakis, jeg .; Xu, WW; Eskin, DG; Lee, PD; Kotsovinos, N. (2015): In situ observasjon og analyse av ultralyd kapillær effekt i smeltet aluminium. Ultrasonic Sonochemistry 27, 2015. 72-80.
  • Wu, WW :; Tzanakis, I .; Srirangam, P .; Mirihanage, WU; Eskin, DG; Bodey, AJ; Lee, PD (2015): Synkrotronkvantifisering av ultralydkavitasjon og boble-dynamikk i Al-10Cu smelter.


Fakta Verdt å vite

Power Ultrasound og Cavitation

Når høye intense ultralydbølger kobles til væsker eller slurries, fenomenet kavitasjon inntreffer.
Høy effekt, lavfrekvente ultralyd forårsaker dannelsen av kavitasjonsbobler i væsker og oppslemminger på en kontrollert måte. Intense ultralydbølger genererer alternerende lavtrykk / høytrykkssykluser i væsken. Disse raske endringer i trykk genererer tomrom, de såkalte kavitasjonsboblene. Ultralyd induserte kavitasjonsbobler kan betraktes som kjemiske mikroreaktorer som gir høye temperaturer og trykk i mikroskopisk skala, hvor dannelsen av aktive arter som fria radikaler fra oppløste molekyler forekommer. I forbindelse med materialkjemi har ultralydkavitasjon det unike potensialet for lokalt katalyserende høy temperatur (opptil 5000 K) og høytrykks (500atm) reaksjoner, mens systemet forblir makroskopisk nær romtemperatur og omgivelsestrykk. (se Skorb, Andreeva 2013)
Ultralydbehandlinger (UST) er hovedsakelig basert på kavitasjonsvirkninger. For metallurgi er UST en svært fordelaktig teknikk for å forbedre støping av metaller og legeringer.