Ultrazvočno razplinjevanje talin aluminijevih zlitin
Taline aluminija in zlitin je mogoče učinkovito razpliniti z visokozmogljivo sonikacijo. Močni ultrazvočni valovi spodbujajo združevanje vodika in drugih neželenih plinov, tako da jih je mogoče učinkovito odstraniti iz kovinske taline. Ultrazvočni razplinjevalniki so na voljo za uporabo pri zelo visokih temperaturah in velikih obremenitvah.
Ultrazvočno razplinjevanje staljenih aluminijevih zlitin
Ustvarjanje kavitacije v tekočih kovinah je zelo zahtevna uporaba in obstaja le zelo malo tehnik za ustvarjanje zadostne in zanesljive kavitacije v kovinskih talinah. Vendar sta hitrost in intenzivnost kavitacije ključna dejavnika, ki vplivata na rezultate razplinjevanja. Učinkovito razplinjevanje zahteva zanesljivo kavitacijo, da se doseže največje izboljšanje strukture kovinske taline. Intenzivna akustična kavitacija, ki jo ustvari visokozmogljiv ultrazvok, lahko izboljša razplinjevanje za 30 do 60%. Hkrati lahko sonikacija bistveno izboljša zmanjšanje velikosti zrn kovinskih talin.
Prednosti razplinjevanja talin aluminijevih zlitin z ultrazvokom
Ker je razplinjevanje kovinskih talin, kot so aluminijeve zlitine, zahtevna naloga, ki močno vpliva na kakovost kovin in tlačno litih ulitkov, velja razplinjevanje z močnim ultrazvokom za obetavno metodo – zlasti zaradi njegovih prednosti.
- Učinkovito odstranjevanje plinskih mehurčkov: Razplinjevanje z ultrazvočno sondo je zelo učinkovita metoda odstranjevanja plinskih mehurčkov iz kovinskih talin. Visokofrekvenčni ultrazvočni valovi povzročijo, da se mehurčki dvignejo na površino taline in iz nje uidejo, kar bistveno zmanjša vsebnost plina v talini.
- Izboljšane lastnosti materiala: Odstranjevanje plinskih mehurčkov iz kovinskih talin lahko bistveno izboljša mehanske in fizikalne lastnosti nastalega materiala. Plinski mehurčki namreč lahko delujejo kot mesta koncentracije napetosti, kar zmanjšuje trdnost in duktilnost.
- Izboljšana kakovost ulitkov: Ultrazvočno razplinjevanje lahko izboljša tudi kakovost ulitkov, saj zmanjšuje poroznost in druge napake pri litju, povezane s plinskimi mehurčki.
- Manj žlindre: Pri ultrazvočnem razplinjevanju nastane manj žlindre. Zato ultrazvočni razplinjevalniki povečajo učinkovitost postopka razplinjevanja kovin.
- Zmanjšanje velikosti zrn: Sonikacija se dodatno uporablja za izboljšanje zrnate strukture kovinskih talin. S tem se kakovost kovine še dodatno izboljša.
Procesni parametri ultrazvočnega razplinjevanja: Razplinjevanje z ultrazvočnimi sondnimi razplinjevalniki velja za eno najzanesljivejših metod odstranjevanja plinov, katere izvedljivost je bila znanstveno dokazana v majhnem in velikem merilu. Ustvarjanje intenzivne akustične kavitacije je odvisno od različnih dejavnikov, vključno s parametri ultrazvočnega procesa, sestavo kovine, površinsko napetostjo, temperaturo taline, viskoznostjo ter prostornino in stopnjo raztapljanja plinskih vključkov v kovinski talini. Parametre ultrazvočnega procesa je mogoče natančno prilagoditi sestavi kovinske taline in vplivnim dejavnikom, da se doseže ustrezna intenzivnost kavitacije. Natančna nastavitev ultrazvočnih parametrov je temelj prednosti ultrazvočnega razplinjevanja kovinskih talin. Glavni prednosti ultrazvočnega razplinjevanja sta visoka hitrost razplinjevanja in manjši vpliv postopka na okolje. Ker pri ultrazvočnem razplinjevanju nastane le zelo malo žlindre, je ultrazvočno razplinjevanje kovinskih talin zelena, okolju prijazna tehnika.
Keramična sonotroda BS4D22L3C je posebna sonotroda, primerna za sonikacijo visokotemperaturnih tekočin, kot je staljeni aluminij (npr. za mešanje in razplinjevanje).
Razplinjevanje talin aluminija in zlitin z ultrazvokom
Ultrazvočno razplinjevanje je preizkušena metoda za povečanje gostote aluminijevih zlitin in zmanjšanje vsebnosti vodika v aluminijevih zlitinah. V primerjavi z drugimi postopki razplinjevanja, kot je odstranjevanje plinov z vrtljivim rotorjem, ultrazvočno razplinjevanje izstopa po hitrosti in učinkovitosti. Študije so pokazale, da je bil sistem za razplinjevanje z ultrazvočno sondo približno 3-krat hitrejši od odstranjevanja plinov z rotorjem.
Ker ultrazvočno razplinjevanje ne vključuje običajnega mešanja kovine, zaščitni aluminijev oksid na površini taline ostane nepoškodovan. Ohranjanje nepoškodovane plasti aluminijevega oksida preprečuje vnos aluminijevega oksida v aluminijevo talino, tako da plast ohrani svoj zaščitni učinek pred onesnaževali iz ozračja. Ultrazvočno razplinjevanje izboljša zmanjšanje velikosti zrn in strukturo aluminijevih zlitin. Zaradi tega in ultrazvočno spodbujenega odstranjevanja nekovinskih plinskih vključkov iz tekočega aluminija je obdelava kovinskih talin z ultrazvokom tehnika z vrhunskimi rezultati pri proizvodnji visokokakovostnih kovinskih ulitkov.
Poleg učinka razplinjevanja ultrazvočne naprave Hielscher izboljšajo tudi strjevanje kovinskih talin med litjem. Preberite več o strjevanju aluminijevih talin s pomočjo ultrazvoka!
Ultrazvočna naprava UIP2000hdT za uporabo pri velikih obremenitvah, kot je razplinjevanje kovinskih talin
Visokozmogljive ultrazvočne naprave za razplinjevanje kovinskih talin
Razplinjevanje kovinskih talin, kot so aluminijeve zlitine, zahteva visokozmogljivo ultrazvočno opremo velike moči. Ultrazvočna sonda mora biti namenjena uporabi pri visokih temperaturah in visokih viskoznostih. Ultrazvočna naprava mora biti sposobna zagotavljati in vzdrževati konstantne amplitude v daljših časovnih obdobjih. Hielscher Ultrasonics je specializiran za razvoj, proizvodnjo in distribucijo ultrazvočne opreme velike moči za zahtevne uporabe, kot je razplinjevanje kovinskih talin pri visokih temperaturah in velikih obremenitvah. Hielscher Ultrasonics z dobavo visokozmogljivih ultrazvočnih naprav za katero koli merilo in ultrazvočnih sond, razvitih posebej za obdelavo tekočih kovin, predstavlja vašega partnerja za zanesljivo in učinkovito obdelavo kovinskih talin.
Načrtovanje, proizvodnja in svetovanje – kakovost, izdelana v Nemčiji
Ultrazvočne naprave Hielscher so znane po najvišjih standardih kakovosti in zasnove. Robustnost in preprosto upravljanje omogočata nemoteno vključitev naših ultrazvočnih naprav v industrijske obrate. Ultrazvočne naprave Hielscher zlahka obvladujejo težke razmere in zahtevna okolja.
Hielscher Ultrasonics je podjetje s certifikatom ISO in posebno pozornost namenja visokozmogljivim ultrazvočnim napravam z najsodobnejšo tehnologijo in uporabniku prijaznim upravljanjem. Ultrazvočne naprave Hielscher so seveda skladne z zahtevami CE ter izpolnjujejo zahteve UL, CSA in RoHs.
Spodnja tabela prikazuje okvirno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih naprav:
| Prostornina šarže | Pretok | Priporočene naprave |
|---|---|---|
| 0,5 do 1,5mL | n.a. | VialTweeter | 1 do 500mL | 10 do 200mL/min | UP100H |
| 10 do 2000mL | 20 do 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 do 20L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 do 150L | 3 do 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | večji | sklop naprav UIP16000 |
Stopite v stik z nami! / Vprašajte nas!
Literatura / Viri
- Wang, C., Connolley, T., Tzanakis, I., Eskin, D., & Mi, J. (2019): Characterization of Ultrasonic Bubble Clouds in A Liquid Metal by Synchrotron X-ray High Speed Imaging and Statistical Analysis. Materials (Basel, Switzerland), 13(1), 44.
- I. Tzanakis, W.W. Xu, G.S.B. Lebon, D.G. Eskin, K. Pericleous, P.D. Lee (2015): In Situ Synchrotron Radiography and Spectrum Analysis of Transient Cavitation Bubbles in Molten Aluminium Alloy. Physics Procedia, Volume 70, 2015. 841-845.
- Shusen, Wu; Liu, Longfei; Qianqian, Ma; Youwu, Mao; Ping, An. (2012): Degassing effect of ultrasonic vibration in molten melt and semi-solid slurry of Al-Si alloys. Foundry 9, 2012. 201-206.
Hielscher Ultrasonics izdeluje visokozmogljive ultrazvočne homogenizatorje od laboratorijske do industrijske velikosti.