Ultrazvočno izplivanje kovinskih topljenj
- Moč ultrazvok v staljenih kovin in zlitin prikazuje različne koristne učinke, kot so strukturiranje, odplinjevanje in izboljšano filtracijo.
- Ultrasonication spodbuja ne dendritično strjevanje v tekočih in poltrdnih kovinah.
- Ultrazvoka ima znatne prednosti na mikrostrukturne izpopolnitev dendritičnih zrn in primarnih intermetalnih delcev.
- Poleg tega lahko, servo ultrazvok uporabijo namensko za zmanjšanje kovinsko poroznost ali za izdelavo mezo-porozne strukture.
- Nenazadnje, moč ultrazvok izboljša kakovost ulitkov.
Ultrazvočno strjevanje talin kovin
Tvorba niso dendritične struktur med strjevanjem kovinskih talin vplive lastnosti materiala, kot so trdnost, duktilnost, žilavost in / ali trdoto.
Ultrazvočno spremenila zrn nukleacijo: Akustična kavitacija in njegove intenzivne strižne sile povečujejo jedlišča in število jedrica v talitvi. Ultrazvočno zdravljenje taline povzroči heterogeno jedrenje in razdrobljenost dendritov, tako da končni izdelek kaže bistveno višjo izpopolnjevanje zrn.
Ultrasonic kavitacija povzroča enakomerno omočenje nekovinskih primesi v talini. Te nečistoče pretvorijo v nukleacijskih mest, ki so izhodišča strjevanjem. Ker so ti nukleacije točk pred strjevalne fronte, rast dendritičnih struktur ne pride.
Makrostruktura Ti zliine po ultrazvočnem zdravljenju. Ultrasonication ima pomembno izčiščeno strukturo žita.
Dr. Andreeva-Bäumler, Univerza v Bayreuthu, sodeluje z ultrazvočnim UIP1000hdT na nanostrukturiranju kovin.
Ultrazvočni učinki na zlito Vicker trdoto: Ultrasonication izboljša Vickers mikrohardness v kovini
(študija in grafika: ©Ruirun et al., 2017)
Akson razdrobljenost: Taljenje dendrita se običajno začne v korenu zaradi lokalnega dviga temperature in segregaacije. Sonication ustvarja močno konvekcijo (prenos toplote z masnim gibanjem tekočine) in udarne valove v talitvi, tako da so dendriti razdrobljeni. Konvekcija lahko spodbuja razdrobljenost dendrita zaradi ekstremnih lokalnih temperatur, kot tudi sprememb sestave in spodbuja difuzijo topila. Kavitacijski udarni valovi pomagajo pri zlomu tistih talnih korenin.
Ultrasonic odplinjevanje kovinskih zlitin
Razplinjanje je drug pomemben učinek power Ultrazvočna na tekoča in poltrdne kovin in zlitin. Akustični kavitacije ustvari izmenično tlaka / visokotlačni ciklov nizke. Med tlačnih ciklov pri nizki, drobni vakuumske mehurčki pojavljajo v tekoči ali gošče. Te vakuumski mehurčki delujejo kot jedra za tvorbo vodikovih in parnih mehurčkov. Zaradi tvorbe večjih vodikovih mehurčkov se plinski mehurčki dvignejo. Akustična tok in pretakanje pomaga plavajoči teh mehurčkov na površini in iz taline, tako da se plin lahko odstranimo in koncentracija plina v talini zmanjša.
Ultrazvočne odplinjevanje zmanjša poroznost kovine so dosegli s tem večjo gostoto materiala v končnem izdelku kovine / zlitine.
Ultrasonic odplinjevanje aluminijevih zlitin poveča natezno trdnost in duktilnost materiala. Industrijska moč ultrazvok sistemi šteje kot najboljši med drugimi komercialnimi metodami odplinjevanje glede učinkovitosti in obdelavo času. Poleg tega je postopek plesni polnjenje izboljšala zaradi nižje viskoznosti taline.
Kompresivne lastnosti zdravila Ti44Al6Nb1Cr2V v različnih časih sonikacije. Sonication bistveno izboljša kompresivno moč.
(študija in grafika: ©Ruirun et al., 2017)
Keramična sonotroda BS4D22L3C je posebna sonotroda, primerna za raztajanje visokotemperaturnih tekočin, kot je stali aluminij (npr. za mešanje in razplinjanje).
Sonocapillary Učinek med filtracijo
Ultrazvočni kapilarni učinek v tekočih kovinah je gonilni učinek za odstranjevanje vključevanja oksida med ultrazvočno podprto filtracijo taline. (Eskin et al. 2014: 120ff.)
S filtriranjem se uporablja za odstranjevanje nekovinske nečistoče iz taline. Med filtriranjem, talina prehaja različne očesa (npr steklenih vlaken) za ločevanje neželenih vključkov. Manjša velikost očesa, boljši je rezultat filtracija.
Pod skupnimi pogoji, talina ne morejo prenesti dvoplastnega filter z zelo ozkim velikostjo por 0,4-0,4mm. Vendar pa je v skladu s filtracijo ultrazvočno, ki prejema pomoč, se talina omogočen prehod pore mreže zaradi sonocapillary učinek. V tem primeru filter kapilare ohranijo tudi nekovinski nečistoče 1-10μm. Zaradi izboljšane čistosti zlitine, se izognemo tvorba vodikovega pore na oksidi, tako da se poveča trdnost utrujanja zlitine.
Ekoža sod. (2014:. 120ff) je pokazala, da ultrazvočni filtracija omogoča očistimo aluminijeve zlitine AA2024, AA7055 in AA7075 uporabo večplastne filtre iz steklenih vlaken (z do 9 plasti) z 0,6-×0.6mm mreže pore. Ko je ultrazvočno Filtracija kombinaciji z dodatkom cepiv, dosežemo hkratno izboljšanje zrnatosti.
Ultrazvočno ojačevanje kovinskih zlirin
Ultrasonication se izkazali za zelo učinkovit za razprševanje nano delcev enakomerno v blata. Zato, ultrazvočni dispergirna so najpogostejši opremo za proizvodnjo, nano ojačani kompoziti.
Nano delci (npr Al2O3/ SiC, CNT) uporabijo kot ojačilni material. Nano delci se doda v staljeno zlitino in dispergiramo ultrazvočno. Akustični kavitacije in pretakanje izboljšuje deaglomeracijo in omočljivost delcev, kar ima za posledico izboljšano natezna trdnost, meja lezenja in raztezek.
Ultrasonic Oprema za težka tovorna aplikacije
Uporaba električnega ultrazvoka v metalurgiji zahteva robustne, zanesljive ultrazvočne sisteme, ki jih je mogoče namestiti v zahtevnih okoljih. Hielscher Ultrasonics dobavlja industrijsko razred ultrazvočno opremo za naprave v težkih aplikacijah in grobih okoljih. Vsi naši ultrazvočniktorji so zgrajeni za delovanje 24/7. Hielscher ultrazvočni sistemi visoke moči so združeni z robustnostjo, zanesljivostjo in natančno kontrolo.
zahtevni procesi – kot rafiniranju kovinskih talin – zahteva sposobnost intenzivnega sonication. Hielscher Ultrasonics industrijski ultrazvočni procesorji prinašajo zelo visoke amplitude. Amplitude do 200μm je mogoče brez težav neprekinjeno izvajati v 24/7 operaciji. Za še višje amplitude so na voljo prilagojeni ultrazvočni sonotrodi.
Za ultrazvočno razbijanje zelo visoke tekočine in taljenje temperaturah, Hielscher ponuja različne sonotrodes in prilagojenih Dodatki za zagotovitev optimalnih rezultatov obdelave.
V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators:
| serija Volume | Pretok | Priporočena naprave |
|---|---|---|
| 10 do 2000 ml | 20 do 400ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 00,1 do 20L | 00,2 do 4L / min | UIP2000hdT |
| 10 do 100L | 2 do 10L / min | UIP4000 |
| ni podatkov | 10 do 100L / min | UIP16000 |
| ni podatkov | večja | gruča UIP16000 |
Kontaktiraj nas! / Vprašajte nas!
Literatura / Reference
- 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.
Dejstva je treba vedeti
Moč ultrazvok in kavitacija
Pri visokih intenzivnimi ultrazvočni valovi sklopljen v tekočinah ali blata, fenomen kavitacija pojavi.
Visoka moč, nizkofrekvenčni ultrazvok povzroči nastanek kavitacijskih mehurčkov v tekočinah in gnojnicah na nadzorovan način. Intenzivni ultrazvočni valovi ustvarjajo izmenične cikle nizkega tlaka / visokega tlaka v tekočini. Te hitre spremembe tlaka ustvarjajo praznine, tako imenovane kavitacijske mehurčke. Ultrazvočno povzročene kavitacijske mehurčke lahko štejemo za kemične mikroreaktorje, ki zagotavljajo visoke temperature in tlake na mikroskopski lestvici, kjer nastanejo aktivne vrste, kot so prosti radikali iz raztopljenih molekul. V kontekstu materialne kemije ima ultrazvočna kavitacija edinstven potencial lokalnega kataliziranja visokotemperaturnih (do 5000 K) in visokotlačnih (500atm) reakcij, medtem ko sistem ostaja makroskopsko blizu sobne temperature in tlaka v okolju. (glej Skorb, Andreeva 2013)
Ultrazvočni tretmaji temeljijo predvsem na kavitacialnih učinkih. Za metalurgijo je sonication zelo ugodna tehnika za izboljšanje livanja kovin in zlitk.
Poleg obdelave kovinskih tal se sonication uporablja tudi za ustvarjanje gobam podobnih nanostruktur in nano-vzorcev na trdnih kovinskih površinah, kot so titan in zlitina. Ti ultrazvočno nanostrukturni deli titana in zlitina kažejo veliko zmogljivost kot vsadki z okrepljenim osteogenim proliferacijo celic. Preberite več o ultrazvočnem nanostrukturiranju vsadkov titana!