Rafinament cu ultrasunete de metal se topește

  • puterea ultrasunetelor în metale topite și aliaje prezintă diferite efecte benefice, cum ar fi structurarea, degazare și filtrare îmbunătățită.
  • Ultrasonication promovează solidificarea non-dendritică în metale lichide și semi-solide.
  • Sonicare are beneficii semnificative asupra rafinamentul microstructu boabe dendritice și a particulelor intermetalice primare.
  • Mai mult, puterea ultrasunetelor poate fi folosit în mod intenționat pentru a reduce porozitatea de metal sau de a produce structuri meso-poroase.
  • Nu in ultimul rand, puterea ultrasunetelor îmbunătățește calitatea pieselor turnate.

Solidificarea cu ultrasunete a topiturilor metalice

Formarea structurilor non-dendritice în timpul solidificării metalului topește influențează proprietățile materialului, cum ar fi rezistența, ductilitate, tenacitate, și / sau duritate.
modificat ultrasunetelor nucleată cereale: Cavitația acustică și forțele sale intense de forfecare cresc locurile de nucleație și numărul de nuclee din topitură. Tratamentul cu ultrasunete al topiturilor are ca rezultat o nucleație eterogenă și fragmentarea dendritelor, astfel încât produsul final prezintă o rafinare semnificativ mai mare a cerealelor.
Cu ultrasunete cavitația determină umezirea chiar a impurităților nemetalice din topitură. Aceste impurități se transformă în site-urile de nucleație, care sunt punctele de plecare ale solidificare. Deoarece aceste puncte de nucleatie sunt înainte de frontul de solidificare, nu se produce creșterea structurilor dendritice.

Ultrasonication intens îmbunătățește structura cerealelor în metal se topește și, prin urmare, ajută la îndeplinirea standardelor de calitate pentru turnarea sub presiune.

Macrostructura aliajului Ti după tratamentul cu ultrasunete. Ultrasonication rezultate într-o structură de cereale semnificativ rafinat.

Cerere de informatie





Nano-structurarea cu ultrasunete a metalelor și zeoliților este o tehnică extrem de eficientă pentru a produce catalizatori de înaltă performanță.

Dr. Andreeva-Bäumler, Universitatea din Bayreuth, lucrează cu ultrasonicator UIP1000hdT pe nano-structurarea metalelor.

Efecte cu ultrasunete asupra durității aliaj vicker: Ultrasonication îmbunătățește microhardness Vickers în metal

Efecte cu ultrasunete asupra durității aliaj vicker: Ultrasonication îmbunătățește microhardness Vickers în metal
(studiu și grafic: ©Ruirun et al., 2017)

 
fragmentarea dendrite: Topirea dendritelor începe de obicei la rădăcină datorită creșterii temperaturii locale și segregării. Sonicare generează convecție puternică (transfer de căldură prin mișcarea de masă a unui fluid) și unde de șoc în topitură, astfel încât dendritele sunt fragmentate. Convecția poate promova fragmentarea dendritelor datorită temperaturilor locale extreme, precum și variațiilor de compoziție și promovează difuzia solutului. Undele de șoc de cavitație ajută la ruperea rădăcinilor care se topesc.

Cu ultrasunete Degazarea aliajelor metalice

Degazarea este un alt efect important al ultrasunetelor de putere asupra metalelor lichide și semisolide și aliaje. Cavitația acustic creează alternativ cicluri de joasă presiune / presiune înaltă. În timpul ciclurilor de presiune joasă, bule mici de vid apar în lichid sau pastă. Aceste bule de vid acționează ca nuclee pentru formarea hidrogenului și bulele de vapori. Datorită formării de bule de hidrogen mai mari, bulele de gaz crește. flux acustic și streaming asista plutirea aceste bule la suprafață și din topitură, astfel încât gazul poate fi scos și concentrația de gaz în topitură este redusă.
degazare cu ultrasunete reduce porozitatea metalului obținându-se astfel o densitate mai mare de material în produsul final din metal / aliaj.
degazaificare cu ultrasunete a aliajelor de aluminiu crește rezistența la rupere la tracțiune și ductilitatea materialului. Sisteme de alimentare cu ultrasunete industriale conta ca cel mai bun printre alte metode de degazare comerciale ale eficienței și în ceea ce privește prelucrarea în timp. Mai mult, procesul de umplere mucegai este îmbunătățită datorită vâscozității mai mici a topiturii.
 

Ultrasonication îmbunătățește rezistența la compresiune a metalului se topește și, prin urmare, calitatea metalului în mod semnificativ.

Proprietăți compresive ale Ti44Al6Nb1Cr2V în diferite ori sonicare. Sonicare îmbunătățește rezistența la compresiune în mod semnificativ.
(studiu și grafic: ©Ruirun et al., 2017)

Sonotrodul ceramic BS4D22L3C este un sonotrod special potrivit pentru sonicarea lichidelor la temperaturi înalte, cum ar fi aluminiul topit (de exemplu, pentru amestecare și degazare). Realizat de Hielscher Ultrasonics

Sonotrodul ceramic BS4D22L3C este un sonotrod special potrivit pentru sonicarea lichidelor la temperaturi înalte, cum ar fi aluminiul topit (de exemplu, pentru amestecare și degazare).

Sonocapillary Efect de filtrare în timpul

Efectul capilar cu ultrasunete în metalele lichide este efectul de conducere pentru a elimina incluziunile de oxid în timpul filtrării ultrasonically asistate de topituri. (Eskin și colab. 2014: 120ff.)
Filtrarea este utilizată pentru îndepărtarea impurităților nemetalice din topitură. În timpul filtrării, topitura trece diferite ochiuri (de exemplu, fibre de sticlă) pentru a separa incluziuni nedorite. Este mai mică dimensiunea ochiurilor de plasă, cu atât mai bine este rezultatul de filtrare.
În condiții obișnuite, topitura nu poate trece un filtru cu două straturi, cu o dimensiune a porilor foarte îngustă de 0,4-0,4mm. Cu toate acestea, sub filtrare ultrasunetelor-asistata topitura este activat pentru a trece prin pori ochiurilor din cauza efectului sonocapillary. In acest caz, capilarele de filtrare reține chiar și impurități nemetalice de 1-10 pm. Datorită purității îmbunătățită a aliajului, formarea porilor de hidrogen la oxizii este evitată, astfel încât rezistența la oboseală a aliajului este crescut.
Eskin și colab. (2014:. 120ff) a demonstrat că filtrarea cu ultrasunete face posibilă purificarea aliajelor de aluminiu AA2024, AA7055 și AA7075 folosind filtre din fibră de sticlă multistrat (cu până la 9 straturi) cu 0,6×0.6mm mesh porii. Când procesul de filtrare cu ultrasunete este combinat cu adaos de inoculanți, se realizează o rafinare simultană de cereale.

Armarea cu ultrasunete a aliajelor metalice

Ultrasonication este dovedit a fi foarte eficient pe dispersarea particulelor nano uniform în noroaie. Prin urmare, dispersanți cu ultrasunete sunt cele mai comune echipamente pentru producerea de compozite armate cu nano.
Nanoparticulele (de exemplu Al2O3/ SiC, CNTs) sunt utilizate ca material de armare. Particulele nano sunt adăugate în aliajul topit și dispersat ultrasunetelor. Cavitație acustic și de streaming îmbunătățește dezaglomerare și umectabilitate a particulelor, rezultând o rezistență la tracțiune îmbunătățită, randament rezistență și alungire.

Dispozitiv cu ultrasunete UIP2000hdT (2kW) cu Cascatrode

Echipament cu ultrasunete pentru Heavy-Duty Aplicații

Aplicarea ultrasunetelor de putere în metalurgie necesită sisteme cu ultrasunete robuste, fiabile, care pot fi instalate în medii solicitante. Hielscher Ultrasonics furnizează echipamente cu ultrasunete de grad industrial pentru instalații în aplicații grele și medii brute. Toate ultrasonicators noastre sunt construite pentru funcționarea 24/7. Hielscher sisteme cu ultrasunete de mare putere sunt asociate cu robustețe, fiabilitate și controlabilitate precisă.
procese pretențioase – cum ar fi rafinarea topiturilor metalice – necesită capacitatea de sonicare intensă. Hielscher Ultrasonics procesoare cu ultrasunete industriale livra amplitudini foarte mari. Amplitudinile de până la 200μm pot fi rulate cu ușurință continuu în funcționare 24/7. Pentru amplitudini chiar mai mari, sonotrodes cu ultrasunete personalizate sunt disponibile.
Pentru sonicare de lichid foarte mare și se topesc la temperaturi, Hielscher ofera diverse sonotrodes și Accessoires personalizate pentru a asigura rezultate optime de prelucrare.
Tabelul de mai jos vă oferă o indicație a capacității de procesare aproximativă a ultrasonicators noastre:

volum lot Debit Aparate recomandate
10 la 2000ml 20 până la 400ml / min Uf200 ः t. UP400St
0.1 la 20L 0.2 4L / min UIP2000hdT
10 100L 2 până la 10L / min UIP4000
N / A. 10 la 100L / min UIP16000
N / A. mai mare grup de UIP16000

Contacteaza-ne! / Intreaba-ne!

Cere mai multe informații

Va rugam sa folositi formularul de mai jos, în cazul în care doriți să solicite informații suplimentare cu privire la omogenizare cu ultrasunete. Vom fi bucuroși să vă oferim un sistem de ultrasunete îndeplinesc cerințele dumneavoastră.









Vă rugăm să rețineți Politica de confidentialitate.




Literatura / Referințe

  • 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.

Ce trebuie să știți

Putere ultrasunete și cavitație

Cand mari valuri de ultrasunete intense sunt cuplate în lichide sau șlamuri, fenomenul cavitație are loc.
De înaltă frecvență, ultrasunete de joasă frecvență determină în mod controlat formarea bulelor de cavitație în lichide și în suspensii. Valurile intense de ultrasunete generează cicluri alternative de presiune scăzută / presiune înaltă în lichid. Aceste schimbări rapide de presiune generează goluri, așa-numitele bule de cavitație. Buburile de cavitație induse de ultrasunete pot fi considerate ca microreactori chimici care asigură temperaturi și presiuni ridicate la scară microscopică, unde apar formarea unor specii active cum ar fi radicalii liberi din molecule dizolvate. În contextul chimiei materiale, cavitația cu ultrasunete are un potențial unic de catalizare locală a reacțiilor de temperatură ridicată (până la 5000 K) și de înaltă presiune (500 de straturi), în timp ce sistemul rămâne macroscopic aproape de temperatura camerei și presiunea ambiantă. (vezi Skorb, Andreeva 2013)
Tratamentele cu ultrasunete se bazează în principal pe efecte cavitaționale. Pentru metalurgie, sonicare este o tehnică extrem de avantajoasă pentru a îmbunătăți turnarea metalelor și aliajelor.
Pe lângă tratamentul topiturilor metalice, sonicare este, de asemenea, utilizat pentru a crea nanostructuri asemănătoare buretelui și nano-modele pe suprafețe metalice solide, ar fi titanul și aliajele. Aceste părți din titan nanostructurat ultrasonically și aliaj arată o mare capacitate ca implanturi cu proliferare celulară osteogenică îmbunătățită. Citiți mai multe despre nano-structurarea cu ultrasunete a implanturilor din titan!

Vom fi bucuroși să discutăm despre procesul dvs.

Să intrăm în contact.