Refinamiento ultrasónico fundiciones metálicas

  • Ultrasonido nts'edi metales fundidos ne aleaciones gi 'ñudi varios efectos beneficiosos tales como estructuración, ar desgasificación ne ar filtración mejorada.
  • Ar ultrasonicación promueve ar solidificación hingi dendrítica jar metales líquidos ne semisólidos.
  • Sonicación pe̲ts'i ventajas significativas dige ar refinamiento microestructural granos dendríticos ne partículas intermetálicas ngú.
  • 'Nehe, ultrasonidos nts'edi xi utilizar útil pa reducir ar porosidad ya ar bo̲jä, wa da producir estructuras meso — poroso.
  • Ir último pe hingi menu mahyoni, ultrasonido nts'edi mejora ya piezas fundidas.

Solidificación ultrasónica fundiciones metálicas

Formación estructuras hingi dendríticas Nxoge ar solidificación ya ar bo̲jä, ts'oni influye ya propiedades hñei komongu ar resistencia, ductilidad, tenacidad ne ar dureza.
Nucleación granos alterados ir nge ya ultrasonidos: Ar cavitación acústica ne yá hmä ndu cizallamiento aumentan ya sitios nucleación ne ár 'bede ya núcleos jar masa ar fundida. Ar nt'ot'e ultrasónico ya fundiciones xta komongu ar nt'uni 'nar nucleación ar heterogénea ne ar fragmentación ya dendritas, ja modo da producto ar final gi 'ñudi 'nar refinamiento grano significativamente mar dätä.
Ultrasónica ar cavitación provoca humectación uniforme impurezas hingi metálicas ja ar derretimiento. Ya impurezas ar convierten jar sitios ya nucleación, ne ya puntos ar partida ar solidificación. Getho ya puntos nucleación gi por delante de ar frente solidificación, crecimiento estructuras dendríticas hingi ocurre.

Ar ultrasonido intensa mejora ar estructura ar grano ya fundidos metálicos ne, ir ayuda tso̲ni ko ya estándares hño pa ar fundición da presión.

Macroestructura ar aleación Ti 'mefa ár nt'ot'e ar ultrasónico. Ar ultrasonicación xta komongu ar nt'uni 'nar estructura ar grano significativamente refinada.

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Nanoestructuración ultrasónica metales ne zeolitas ge 'nar técnica altamente efectiva pa producir catalizadores mar hñets'i ar rendimiento.

Andreeva — Bäumler, ar dätä nguu ya nsa̲di Bayreuth, xí mpe̲fi xkagentho ko ultrasonido UIP1000hdT jar nanoestructuración metales.

Efectos ultrasónicos dige ar dureza Vicker ar ar aleación: ar ultrasonicación mejora ar microdureza Vickers jar metal

Efectos ultrasónicos dige ar dureza Vicker ar ar aleación: ar ultrasonicación mejora ar microdureza Vickers jar metal
(estudio ne gráfico: ©Ruirun et jar el., 2017)

 
Fragmentación ar dendrita: Fusión ya dendritas nu'bu̲ da nthe̲hu̲ 'ra comienza raíz nu'bya ar aumento ne ar segregación ar mpat'i ja. Ar sonicación genera 'nar xí nze̲di convección (transferencia pa ja yá 'ñäni ya masa 'nar fluido) ne ondas choque ja ar masa fundida, ja modo da ya dendritas ar fragmentan. Ar convección to 'ñäni ar fragmentación ya dendritas nu'bya ya temperaturas locales extremas, nja'bu komongu ya variaciones composición ne promueve ar difusión ar soluto. Ya ondas choque cavitación ayudan ma rotura esas raíces ar derriten.

Desgasificación ultrasónica aleaciones metálicas

Ar desgasificación ge ma'na mahyoni ntsoni ultrasonidos ar nts'edi jar aleaciones ne metales líquidos ne semi sólidos. Ar cavitación acústica crea alternando xí hñets'i'i presión yá mextha presión ciclos. Nxoge ar ciclos xí hñets'i'i presión, t'olo burbujas ar vacío bí producen jar ar líquido wa ya mezcla. Gi burbujas ar vacío actúan komongu núcleos pa ar formación burbujas ya hidrógeno ne ya vapor. Nu'bya ar formación ar dätä burbujas hidrógeno, ya burbujas gas ar elevan. Flujo acústico ne streaming ar flotación ya burbujas ar superficie ne ar derretimiento, da 'BATS'I nä'ä ar tsa̲ da pats'u̲ga̲ ar gas ne ar reduzca ar concentración gases ja ar derretimiento.
Desgasificación ultrasónica reduce ar porosidad ya ar bo̲jä, logrando nja'bu̲ 'nar dätä densidad hñei ja ar ngäts'i metal yá producto ar aleación.
Desgasificación ultrasónica aleaciones aluminio ndi thuhú ndu nzafi extensible ne ar ductilidad ar hñei. Sistemas ultrasonido nts'edi industrial pede yá 'bede komongu ar xi hño ja ya nt'ot'e ar desgasificación comerciales dige ja ya eficacia ne ya pa procesamiento. Ir otra parte, proceso llenado ar molde xí mejorado nu'bya ar xí hñets'i'i viscosidad ar derretimiento.
 

Ar ultrasonicación mejora significativamente ar resistencia ar compresión ya moldes metálicos ne, ir ya ar bo̲jä,.

Propiedades ar compresión Ti44Al6Nb1Cr2V jár varios tiempos sonicación. Ar sonicación mejora significativamente ya ar resistencia ar compresión.
(estudio ne gráfico: ©Ruirun et jar el., 2017)

Ar sonotrodo cerámico BS4D22L3C ge 'nar sonotrodo hontho mfädi pa sonicar líquidos mextha mpat'i komongu ar aluminio fundido (ya ejemplo, pa mezclar ne desgasificar). 'Yo̲t'e ya Hielscher Ultrasonics

Ar sonotrodo cerámico BS4D22L3C ge 'nar sonotrodo hontho mfädi pa sonicar líquidos mextha mpat'i komongu ar aluminio fundido (ya ejemplo, pa mezclar ne desgasificar).

Ntsoni Sonocapillary Nxoge ar filtración

Ár ntsoni capilar ultrasónico jar metales líquidos ge ár ntsoni impulsor pa da hñäki ya inclusiones óxido Nxoge ar filtración asistida ya ultrasonidos ya piezas fundidas. (Eskin et jar el. 2014: 120ff.)
Filtración ar gi japu̲'be̲fi da pats'u̲ga̲ ya impurezas hingi metálicas ar derretimiento. Nxoge ar filtración, ar fusión ja 'na'ño mallas (e.g. fibra vidrio) pa separar inclusiones hingi deseadas. Mäs pequeño ar tamaño ar malla, ar xi hño ar nt'uni jar filtración.
Jar nkohi pa ngatho, ar derretimiento to thoka 'nar filtro yoho capas ko 'nar tamaño poro xi estrecho ar 0, 4 — 0, 4 mm. Wat'i, jár filtración asistida ya ultrasonidos ne ar derretimiento xí habilitado gi thogi ar malla poros nu'bya ntsoni ar sonocapillary. Da este caso, ya tubos capilares filtro retienen impurezas aún mi hingi metálicos 1 — 10μm. Nu'bya ar dätä pureza ar ar aleación, bí evita ar formación poros hidrógeno ja ya óxidos, nä'ä aumenta ar resistencia ar fatiga ar aleación.
Eskin et jar ar (2014: 120ff.) xi demostrado da filtración ultrasónica permite purificar ya aleaciones aluminio AA2024, ar AA7055 ne ar AA7075 ko filtros fibra vidrio ndunthe capas (ko 'nar máximo 9 ar capas) ar 0,6×0.6mm malla poros. Nu'bu̲ ar proceso ar filtración ultrasónico ar combina ko ar adición inoculantes, bí consigue 'nar mejora simultánea grano.

Refuerzo ultrasónico aleaciones metálicas

Ultrasonidos ar demostrado pa da altamente xi hño jar dispersión ya nano partículas uniformemente ja ya mezclas. Ir dispersores ultrasónicos ya equipo ar hne mäs ngatho pa producir materiales compuestos reforzados ko nano.
Nano partículas (nt'udi, da ar)2Acerca ar3(Yá siC, CNTs) utilizan ngu ya he̲'mi refuerzo. Nano ya partículas ar agregan ja ar aleación fundida ne dispersadas ir nge ya ultrasonidos. Ar cavitación ar acústica ne ar streaming mejora ar desaglomeración ne ar humectabilidad ya partículas, di ya nt'uni xi hño 'nar resistencia 'na jar tracción, producción ya ndu nzafi ne ya elongación.

Dispositivo ultrasónico UIP2000hdT (2kW) ko Cascatrode

Equipo ultrasónico pa aplicaciones

Ár nt'ot'e ultrasonido nts'edi ja ya metalurgia requiere sistemas ultrasónicos robustos ne confiables, ne bí xi instalar jar entornos exigentes. Hielscher Ultrasonics suministra equipos ultrasónicos ar 'mui industrial pa instalaciones jar aplicaciones hontho hñei ne entornos difíciles. HMUNTS'UJE ultrasonidos gi 'bu̲hu̲ construidos da funcionar ya 24 ora ar pa, 7 ya pa ar su̲mänä. Ya sistemas ultrasónicos mextha nts'edi Hielscher ar combinan ko ar robustez, confiabilidad ne mfeni ya control precisa.
Procesos exigentes – refinamiento ya ar bo̲jä, komongu Sa̲ni – requieren ar mfeni sonicación intensa. Ya procesadores ultrasónicos industriales ar Hielscher Ultrasonics ofrecen amplitudes xi altas. Las amplitudes de hasta 200 μm se pueden ejecutar fácilmente de forma continua en funcionamiento 24/7. Pa amplitudes aún mi mäs altas, gi 'bu̲hu̲ da 'mui sonotrodos ultrasónicos personalizados.
Pa ar sonicación líquido ar na mextha ne ya temperaturas derretimiento, Hielscher ofrece varios ar Sonotrodos ne ar accesorios personalizados pa xi hño resultados óptimos ar procesamiento.
Xtí tabla bí xta ar 'nar indicación ya mfeni ya procesamiento aproximado HMUNTS'UJE ultrasonicators:

Volumen lote Tasa flujo Dispositivos recomendados
10 da 2000mL 20 400 mL yá min. UP200Ht, UP400St
0.1 da 20L 0.2 4 L yá min UIP2000hdT
10 da 100L 2 10 L yá min UIP4000
n.a. 10 100 L yá min UIP16000
n.a. mäs dätä Cluster ar UIP16000

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Ot'a yá referencias

  • 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.

Hechos Bale ar penä ga pädi

Cavitación ne ultrasonidos nts'edi

Nu'bu̲ ar juntan mextha intensidad ondas ultrasónicas jar líquidos wa lodos, ar fenómeno ar ar cavitación ar produce.
Mextha nts'edi, xí hñets'i'i frecuencia ultrasonido causa ar formación burbujas cavitación líquidos ne lodos ya nt'ot'e controlada. Ondas ultrasonido intensos generan alterna ya xí hñets'i'i presión yá ciclos ya mextha presión ja ar líquido. Nuya rápidos cambios presión generan vacíos, ya burbujas cavitación denominada. Inducida ir nge ya ultrasonidos cavitación burbujas xi da consideradas komongu químico microreactores proporcionando altas ar temperaturas ne ar presiones ja ar escala microscópica, ho ocurre ar formación especies activas komongu ya radicales xi hño ja ya moléculas disueltas. Ja ar contexto ar química ar hñei, ar cavitación ultrasónica pe̲ts'i ar ár hne único ar ja catalizar reacciones mextha presión (500atm) ne mextha ar mpat'i (asta 5000 ë) Mente da ko ya macroscópico permanece cerca de mpat'i ambiente ne ambiente presión. (cf. Skorb, Andreeva 2013)
Ya tratamientos ultrasónicos ar basan principalmente ja ya efectos cavitacionales. Pa ar metalurgia, ar sonicación ge 'nar técnica xi ventajosa pa mejorar ar fundición ya metales ne ya aleaciones.
'Nehe ar nt'ot'e ya fundiciones metálicas, ar sonicación 'nehe ar gi japu̲'be̲fi pa da t'ot'e nanoestructuras ne nanopatrones similares da esponjas jar superficies metálicas sólidas komongu titanio ne ar aleaciones. Gi piezas ar titanio ne ar aleación ultrasónicamente nanoestructuradas muestran 'nar Nar dätä hño mfeni ngu implantes ko 'nar proliferación celular osteogénica mejorada. Lea mäs dige ar nanoestructuración ultrasónica ar implantes ar titanio!

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