Ultrazvukové zjemnenie taveniny kovov

  • Výkon ultrazvuk v roztavených kovov a zliatin ukazuje rôzne prospešné účinky, ako je štruktúrovanie, odplynenie, a zlepšenie filtrácie.
  • Ultrazvukom podporuje nedendritické tuhnutie v kvapalných a polotuhých kovoch.
  • Ultrazvukom má významný prínos pre mikroštrukturálne zjemnenie dendritických zŕn a primárnych medzikovových častíc.
  • Okrem toho, výkon ultrazvuk môže byť použitý účelne k zníženiu kovovej pórovitosť alebo produkovať Meso-porézne štruktúr.
  • V neposlednom rade, moc ultrazvuk zlepšuje kvalitu odliatkov.

Ultrazvukové tuhnutie taveniny kovov

Tvorba non-dendritické štruktúry počas tuhnutia kovových taví ovplyvňuje materiálne vlastnosti, ako je pevnosť, ťažnosť, húževnatosť, a/alebo tvrdosť.
Rozpúšťadle zmenil zrno nukleation: Akustická kavitácia a jej intenzívne šmykové sily zvyšujú miesta nukleácie a počet jadier v tavenine. Ultrazvukové ošetrenie tavenín vedie k heterogénnej nukleácii a fragmentácii dendritov, takže konečný produkt vykazuje výrazne vyššie zušľachťovanie zŕn.
Ultrazvukový kavitácie spôsobuje rovnomerné zmahovanie nekovových nečistôt v taveniny. Tieto nečistoty premeniť na Nukleačné miesta, ktoré sú východiskovým bodom tuhnutia. Keďže tieto Nukleačné body sú pred solidifikáciou vpredu, rast dendritických štruktúr nenastane.

Intenzívna ultrazvukom zlepšuje štruktúru zŕn v tavenine kovov a tým pomáha splniť normy kvality pre tlakové liatie.

Makroštruktúra zliatiny Ti po ultrazvukovom ošetrení. Ultrazvukom vedie k výrazne rafinovanej štruktúre zŕn.

Žiadosť o informácie





Ultrazvukové nano-štrukturovanie kovov a zeolitov je vysoko účinná technika na výrobu vysoko výkonných katalyzátorov.

Dr. Andreeva-Bäumler, University of Bayreuth, pracuje s ultrasonicator UIP1000hdT na nano-štruktúrovanie kovov.

Ultrazvukové účinky na zliatinu Vicker tvrdosť: Ultrazvukom zlepšuje Vickers mikrotvrdosť v kovu

Ultrazvukové účinky na zliatinu Vicker tvrdosť: Ultrazvukom zlepšuje Vickers mikrotvrdosť v kovu
(štúdia a grafika: ©Ruirun et al., 2017)

 
Dendrite fragmentácia: Tavenie dendritov zvyčajne začína pri koreni v dôsledku lokálneho nárastu teploty a segregácie. Sonikácia vytvára silnú konvekciu (prenos tepla hmotnostným pohybom tekutiny) a rázové vlny v tavenine, takže dendrity sú fragmentované. Konvekcia môže podporovať fragmentáciu dendritu v dôsledku extrémnych miestnych teplôt, ako aj variácií zloženia a podporuje difúziu rozpustenej látky. Kavitačné rázové vlny pomáhajú rozbiť tieto topiace sa korene.

Ultrazvukový odplynenie kovových zliatin

Odplynenie je ďalším dôležitým účinkom výkonu ultrazvukom na kvapalné a polotuhé kovy a zliatiny. Akustická Kavitácia vytvára striedavý nízky tlak/vysokotlakové cykly. Počas nízkotlakových cyklov, drobné vákuové bubliny sa vyskytujú v kvapaline alebo kalu. Tieto vákuové bubliny pôsobia ako jadrá pre tvorbu vodíka a pár bublín. Vzhľadom k vytvoreniu väčších vodíkových bublín, plynové bubliny rastú. Akustický tok a streamovanie pomáhajú plávajúce z týchto bublín na povrch a von z taveniny, takže plyn môže byť odstránený a koncentrácia plynu v taveniny je znížená.
Ultrazvukový odplynenie znižuje pórovitosť kovu dosiahnuť tým vyššiu hustotu materiálu v konečnom kovu/zliatiny výrobku.
Ultrazvukový odplynenie hliníkových zliatin zvýšiť konečnú pevnosť v ťahu a ťažnosť materiálu. Priemyselné výkonové ultrazvukové systémy sa počítajú ako najlepšie okrem iných komerčných odplyňovacích metód týkajúcich sa efektivity a času spracovania. Okrem toho, proces vypĺňania plesní sa zlepšuje v dôsledku nižšej viskozity taveniny.
 

Ultrazvukom zlepšuje pevnosť v tlaku taveniny kovov a tým výrazne kvalitu kovu.

Kompresné vlastnosti Ti44Al6Nb1Cr2V pri rôznych časoch ultrazvukom. Sonikácia výrazne zlepšuje pevnosť v tlaku.
(štúdia a grafika: ©Ruirun et al., 2017)

Keramická sonotróda BS4D22L3C je špeciálna sonotróda vhodná na sonikáciu vysokoteplotných kvapalín, ako je roztavený hliník (napr. Na miešanie a odplynenie). Vyrobené spoločnosťou Hielscher Ultrasonics

Keramická sonotróda BS4D22L3C je špeciálna sonotróda vhodná na sonikáciu vysokoteplotných kvapalín, ako je roztavený hliník (napr. Na miešanie a odplynenie).

Sonocapilárny účinok počas filtrácie

Ultrazvukový kapilárny efekt v tekutých kovoch je hnacím účinkom na odstránenie oxidových inklúzií počas ultrazvukovej asistovanej filtrácie tavenín. (Eskin et al. 2014: 120ff.)
Filtrácia sa používa na odstránenie nekovových nečistôt z taveniny. Počas filtrácie, roztavenie prechádza rôznymi ôk (napr. sklenené vlákno) oddeliť nechcené inklúzie. Čím menšia je veľkosť ôk, tým lepšie je výsledok filtrácie.
Za bežných podmienok, Melt nemôže prejsť dvojvrstvový filter s veľmi úzkou veľkosťou pórov 0,4-0,4 mm. Avšak, pod Rozpúšťadle-asistovanej filtrácie taveniny je povolené prejsť sieťoviny póry v dôsledku sonocapilárneho efektu. V tomto prípade sa filtračné kapiláry udržujú aj nekovové nečistoty 1 – 10μm. Vzhľadom na zvýšenú čistotu zliatiny sa zabráni tvorbe vodíkových pórov na oxidy, aby sa zvýšila únavová pevnosť zliatiny.
Eskin et al. (2014:120ff.) ukázala, že Ultrazvukový filtrácia umožňuje očistiť hliníkové zliatiny AA2024, AA7055, a AA7075 pomocou viacvrstvových sklenených vlákien filtrov (s až 9 vrstiev) s 0,6×0.6mm póry oka. Keď je Ultrazvukový filtračný proces kombinovaný s prídavkom inokulantov, je dosiahnutá simultánne obilie upresnenie.

Ultrazvukové vystuženie kovových zliatin

Ultrazvukom je preukázané, že je vysoko účinný na rozptyľuje nano častice rovnomerne do kalu. Preto ultrazvukové Rozmetadlá sú najbežnejšie zariadenia na výrobu nano-zosilnené kompozitov.
Nano častice (napr. Al2O3/SiC, CNTs) sa používajú ako výstužné materiály. Nano častice sú pridané do roztaveného zliatiny a rozptýlené rozpúšťadle. Akustická Kavitácia a streamovanie zlepšuje deagglomeration a mokrateľnosť častíc, čo vedie k lepšej pevnosti v ťahu, výnos pevnosť, a predĺženie.

Ultrazvukové zariadenie UIP2000hdT (2kW) s Cascatrode

Ultrazvukové zariadenia pre ťažké-Duty aplikácie

Aplikácia výkonového ultrazvuku v metalurgii vyžaduje robustné, spoľahlivé ultrazvukové systémy, ktoré môžu byť inštalované v náročných prostrediach. Hielscher Ultrasonics dodáva priemyselné ultrazvukové zariadenia pre inštalácie v ťažkých aplikáciách a drsnom prostredí. Všetky naše ultrasonicators sú postavené pre prevádzku 24/7. Hielscher vysokovýkonné ultrazvukové systémy sú spárované s robustnosťou, spoľahlivosťou a presnou kontrolovateľnosťou.
Náročné procesy – ako je rafinácia kovových taví – vyžadujú schopnosť intenzívnej ultrazvukom. Hielscher Ultrazvukové priemyselné ultrazvukové procesory dodávajú veľmi vysoké amplitúdy. Amplitúdy až do 200μm môžu byť ľahko nepretržite prevádzkované v prevádzke 24/7. Pre ešte vyššie amplitúdy sú k dispozícii prispôsobené ultrazvukové sonotródy.
Pre ultrazvukom veľmi vysokej kvapaliny a topenia teploty, Hielscher ponúka rôzne sonotród a prispôsobené príslušenstvo na zabezpečenie optimálneho spracovania výsledkov.
Nasledujúca tabuľka vám uvádza približnú spracovateľskú kapacitu našich ultrazvukov:

Objem šarže prietok Odporúčané Devices
10 až 2000mL 20 až 400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 až 20L 02 až 4 l / min UIP2000hdT
10 až 100L 2 až 10 l / min UIP4000
neuv 10 až 100 l / min UIP16000
neuv väčšia strapec UIP16000

Kontaktuj nás! / Opýtajte sa nás!

Požiadajte o ďalšie informácie

Ak chcete požiadať o dodatočné informácie o homogenizácii ultrazvukom, použite nižšie uvedený formulár. Radi Vám ponúkame ultrazvukový systém spĺňajúci Vaše požiadavky.









Vezmite prosím na vedomie naše Zásady ochrany osobných údajov,




Literatúra / Referencie

  • 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.

Fakty stojí za to vedieť

Výkon ultrazvuk a Kavitácia

Keď sú vysoké intenzívne ultrazvukové vlny spojené do kvapalín alebo kalov, fenomén kavitácia Vyskytuje.
Vysoký výkon, nízkofrekvenčný ultrazvuk spôsobuje tvorbu kavitácie bubliny v kvapalinách a hnoji v kontrolovanej spôsobom. Intenzívne ultrazvukové vlny generovať striedavý nízky tlak/vysokotlakové cykly v kvapaline. Tieto rýchle zmeny tlaku generovať dutín, takzvaný kavitácie bubliny. Rozpúšťadle indukovanej kavitácie bubliny môžu byť považované za chemické microreactors poskytuje vysoké teploty a tlaky v mikroskopickej stupnice, kde je tvorba aktívnych druhov, ako sú voľné radikály z rozpustených molekúl nastať. V kontexte materiálnej chémie, Ultrazvukový kavitácie má jedinečný potenciál lokálne katalyzovať high-teplota (až do 5000 K) a vysokotlakové (500atm) reakcie, zatiaľ čo systém zostáva makroskopicky v blízkosti izbovej teploty a okolia Tlak. (porovnaj Skorb, Andreeva 2013)
Ultrazvukové liečby sú založené hlavne na kavitačných účinkoch. Pre metalurgiu je ultrazvukom veľmi výhodnou technikou na zlepšenie odlievania kovov a zliatin.
Okrem spracovania kovových tavenín, ultrazvukom sa tiež používa na vytvorenie špongie podobných nanoštruktúr a nano-vzorov na pevných kovových povrchoch, ako je titán a zliatiny. Tieto ultrazvukovo nanoštruktúrované titánové a zliatinové časti vykazujú veľkú kapacitu ako implantáty so zvýšenou proliferáciou osteogénnych buniek. Prečítajte si viac o ultrazvukovom nanoštruktúrovaní titánových implantátov!

Radi prediskutujeme váš proces.

Poďme sa skontaktovať.