Ультразвуковая технология Хильшера

Ультразвуковая обработка металлических расплавов

  • Ультразвук в расплавленных металлах и сплавах демонстрирует различные полезные эффекты, такие как структурирование, дегазация и улучшенная фильтрация.
  • Ультразвук способствует не дендритной затвердеванию в жидких и полутвердых металлах.
  • Ультразвуковое исследование имеет значительные преимущества для микроструктурной обработки дендритных зерен и первичных интерметаллических частиц.
  • Кроме того, мощное ультразвуковое исследование может быть использовано целенаправленно для уменьшения пористости металла или для получения мезопористых структур.
  • И последнее, но не менее важное: ультразвук мощности улучшает качество отливок.

 

Ультразвуковая затвердевание

Образование недревесных структур при затвердевании металлических расплавов влияет на свойства материала, такие как прочность, пластичность, вязкость и / или твердость.
Ультразвуковое изменение зародышеобразования зерна: Акустическая кавитация и ее сильные сдвиговые силы увеличивают места зарождения и число ядер в расплаве. Ультразвуковая обработка (UST) расплавов приводит к гетерогенному зарождению и фрагментации дендритов, так что конечный продукт показывает значительно более высокое зерно.
Ультразвуковая кавитация вызывает равномерное смачивание неметаллических примесей в расплаве. Эти примеси превращаются в места зародышеобразования, которые являются отправными точками затвердевания. Поскольку эти точки зарождения опережают фронт затвердевания, рост дендритных структур не происходит.

Ультразвуковая обработка металлических расплавов улучшает структуру зерна.

Макроструктура сплава Ti после ультразвуковой обработки (Ruirun et al., 2017)

Дендритная фрагментация: Плавление дендритов обычно начинается с корня из-за локального повышения температуры и сегрегации. UST генерирует сильную конвекцию (теплообмен по массовому движению жидкости) и ударные волны в расплаве, так что дендриты фрагментированы. Конвекция может способствовать деструкции дендритов из-за экстремальных локальных температур, а также изменений состава и способствует диффузии растворенного вещества. Кавитационные ударные волны помогают разрушить те плавильные корни.

Ультразвуковая дегазация металлических сплавов

Дегазация - еще один важный эффект ультразвуковой мощности на жидкие и полутвердые металлы и сплавы. Акустическая кавитация создает чередующиеся циклы низкого давления / высокого давления. Во время циклов низкого давления в жидкости или суспензии возникают крошечные вакуумные пузырьки. Эти вакуумные пузырьки действуют как ядра для образования пузырьков водорода и пара. Из-за образования более крупных пузырьков водорода пузырьки газа поднимаются. Акустический поток и потоки помогают плаванию этих пузырьков на поверхность и из расплава, так что газ можно удалить и уменьшить концентрацию газа в расплаве.
Ультразвуковая дегазация уменьшает пористость металла, обеспечивая тем самым более высокую плотность материала в конечном продукте металл / сплав.
Ультразвуковая дегазация алюминиевых сплавов повышает предельную прочность на растяжение и пластичность материала. Промышленные силовые ультразвуковые системы считаются лучшими среди других коммерческих методов дегазации в отношении эффективности и времени обработки. Кроме того, процесс заполнения формы улучшается из-за меньшей вязкости расплава.

Ультразвуковая очистка сплава Ti (Нажмите, чтобы увеличить!)

Сжимающие свойства Ti44Al6Nb1Cr2V при различных временах обработки ультразвуком.

UIP1000hd - это мощное ультразвуковое устройство, которое используется для разработки материалов, наноструктурирования и модификации частиц. (Нажмите, чтобы увеличить!)

Д-р Д. Андреева демонстрирует процедуру ультразвукового структурирования
используя Uip1000hd ультразвуковой (20 кГц, 1000 Вт). Фото Ch. Висслера

Запрос информации




Обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Эффект ультразвуковой вибрации

Сонокапиллярный эффект при фильтрации

Ультразвуковой капиллярный эффект (UCE) в жидких металлах является движущим эффектом для удаления оксидных включений при ультразвуковой фильтрации расплавов. (Eskin et al., 2014: 120ff.)
Фильтрация используется для удаления неметаллических примесей из расплава. Во время фильтрации расплав пропускает различные сетки (например, стекловолокно) для отделения нежелательных включений. Чем меньше размер ячейки, тем лучше результат фильтрации.
При обычных условиях расплав не может проходить двухслойный фильтр с очень узким размером пор 0,4-0,4 мм. Однако при ультразвуковой фильтрации расплав позволяет пропускать мешные поры из-за сонокапиллярного эффекта. В этом случае капилляры фильтра сохраняют даже неметаллические примеси 1-10 мкм. Из-за повышенной чистоты сплава предотвращается образование поры водорода на оксидах, так что усталостная прочность сплава увеличивается.
Eskin et al. (2014: 120ff.) Показал, что ультразвуковая фильтрация позволяет очищать алюминиевые сплавы AA2024, AA7055 и AA7075 с использованием многослойных фильтров из стекловолокна (до 9 слоев) с 0,6×0.6mm сетка пор. Когда процесс ультразвуковой фильтрации объединяется с добавлением модификаторов, достигается одновременная очистка зерна.

Ультразвуковая арматура

Доказано, что ультразвуковая обработка очень эффективна при равномерном распределении наночастиц в суспензии. Поэтому ультразвуковые диспергаторы являются наиболее распространенным оборудованием для производства нано-армированных композитов.
Наночастицы (например, Al2О3/ SiC, УНТ) используются в качестве армирующего материала. Наночастицы добавляются в расплавленный сплав и диспергируются ультразвуком. Акустическая кавитация и потоки улучшают деагломерацию и смачиваемость частиц, что приводит к повышению прочности на растяжение, предела текучести и относительного удлинения.

Ультразвуковое устройство UIP2000hdT (2 кВт) с Cascatrode

Запрос информации




Обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Ультразвуковое оборудование для тяжелых условий эксплуатации

Применение энергетического ультразвука в металлургии требует надежных и надежных ультразвуковых систем, которые могут быть установлены в сложных условиях. Hielscher Ultrasonics поставляет ультразвуковое оборудование промышленного класса для установок в тяжелых условиях эксплуатации и в тяжелых условиях. Все наши ультразвуковые приборы построены для круглосуточной работы. Высокопроизводительные ультразвуковые системы Hielscher сочетаются с надежностью, надежностью и точной управляемостью.
Процессы спроса – таких как рафинирование металлических расплавов – требуют возможности интенсивного ультразвука. Hielscher Ultrasonics’ промышленные ультразвуковые процессоры обеспечивают очень высокие амплитуды. Амплитуды до 200 мкм могут быть легко непрерывны в режиме 24/7. Для еще более высоких амплитуд доступны ультразвуковые ультразвуковые ультразвуки.
Для обработки высоких температур жидкости и расплава Hielscher предлагает различные сонотроды и индивидуальные аксессуары для обеспечения оптимальных результатов обработки.
В приведенной ниже таблице приведена приблизительная производительность наших ультразвуковых аппаратов:

Объем партии Скорость потока Рекомендуемые устройства
От 10 до 2000 мл От 20 до 400 мл / мин Uf200 ः т, UP400St
0.1 до 20L 0.2 до 4L / мин UIP2000hdT
От 10 до 100 литров От 2 до 10 л / мин UIP4000
не доступно От 10 до 100 л / мин UIP16000
не доступно больше кластер UIP16000

Свяжитесь с нами! / Спросите нас!

Запросить дополнительную информацию

Пожалуйста, используйте форму ниже, если вы хотите запросить дополнительную информацию о ультразвуковой гомогенизации. Мы будем рады предложить Вам ультразвуковые системы, отвечающей вашим требованиям.









Пожалуйста, обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Литература / Ссылки

  • Эскин, Георгий I; Эскин, Дмитрий Г. (2014): Ультразвуковая обработка расплавов легких сплавов. Пресса CRC, технология & Инжиниринг 2014.
  • Jia, S .; Xuan, Y .; Nastac, L .; Эллисон, ПГ; Rushing, TW: (2016): микроструктура, механические свойства и разрушение полов на основе нанокомпозитных отливок на основе 6061, изготовленных методом ультразвуковой обработки. Международный журнал исследований литых металлов, т. 29, вып. 5: Ежегодное собрание и выставка TMS 2015 2016. 286-289.
  • Ruirun, C. et al. (2017): Влияние ультразвуковой вибрации на микроструктуру и механические свойства высоколегированных TiAl. Sci. 7, 2017.
  • Скорб, Е.В.; Андреева, Д.В. (2013): Биоиндуцированная ультразвуковая помощь в создании синтетических губок. J. Mater. Химреагент A, 2013,1. 7547-7557.
  • Tzanakis, я .; Сюй, WW; Эскин Д.Г. Lee, PD; Коцовинос, Н. (2015): наблюдение и анализ на месте ультразвукового капиллярного эффекта в расплавленном алюминии. Ультразвуковая сонохимия 27, 2015. 72-80.
  • Wu, WW :; Цанакис, I .; Srirangam, P .; Mirihanage, WU; Эскин Д.Г. Bodey, AJ; Ли, ПД (2015 г.): Синхротронная количественная оценка кавитации ультразвука и динамика пузырьков в расплавах Al-10Cu.


Полезные сведения

Ультразвук и кавитация

Когда высокие интенсивные ультразвуковые волны связаны с жидкостями или суспензиями, явление кавитация имеет место.
Высокомощное низкочастотное ультразвуковое исследование контролирует образование кавитационных пузырьков в жидкостях и суспензиях. Интенсивные ультразвуковые волны генерируют чередующиеся циклы низкого давления / высокого давления в жидкости. Эти быстрые изменения давления создают пустоты, так называемые кавитационные пузырьки. Ультразвуковые кавитационные пузырьки можно рассматривать как химические микрореакторы, обеспечивающие высокие температуры и давления в микроскопическом масштабе, где происходит образование активных видов, таких как свободные радикалы из растворенных молекул. В контексте химии материалов ультразвуковая кавитация обладает уникальным потенциалом локального катализирования высокотемпературных (до 5000 К) и высокого давления (500 атм) реакций, в то время как система остается макроскопически вблизи комнатной температуры и атмосферного давления. (см. Скорб, Андреева, 2013)
Ультразвуковые методы лечения (UST) в основном основаны на кавитационных эффектах. Для металлургии UST является очень выгодным методом улучшения литья металлов и сплавов.