Ultrazvučna prerađivanje topljenja metala
- Ultrazvuk električne energije u rastopljenim metala i legura pokazuje razne korisne efekte kao što su struktuiranje, degassing i poboljšano filtraciju.
- Ultrazvučnost promoviše ne-dendritičko učvršćivanje u tečnim i polu-čvrstim metalima.
- Sonificiranost ima značajne prednosti na mikrostrukturnom deponiji dendritskih žitarica i primarne prepletne čestice.
- Osim toga, ultrazvučnost napajanja može da se koristi u potpunosti da bi smanjila metalno poroznost ili da bi se proizvodili Comment-oporne strukture.
- Ipak, ultrazvuk električne energije poboljšava kvalitet zamova.
Ultrazvučno učvršćivanje topljenja metala
Formiranje nedendritskih struktura za vreme učvršćavanja metalnih melova utiče na materijalna svojstva kao što su snaga, provodljivost, čvrstina i/ili tvrdoća.
Ultrasonično menja nukonaciju žitarica: Akustična kavitacija i njene intenzivne sile povećavaju mesta za jezgro i broj jezgra u topljenju. Ultrazvučni tretman topljenja rezultira heterogenom jezgrom i fragmentacijom dendrita, tako da finalni proizvod pokazuje znatno veću preradu žitarica.
Ultrasonični Kavitacija izaziva čak i močvarne-metalno nemetalnih nečistoća u rastopima. Te nečistoće se pretvoriti u nuknacije, koje su početna tačka učvršćivanja. S obzirom da su ove tačke nuklocije ispred fronta za učvršćivanje, rast dendritskih struktura se ne javlja.
Macrostructure of Ti alloy after ultrasonic treatment. Ultrazvučnost rezultira značajno rafinisanom strukturom žitarica.
Dr Andreeva-Bäumler, Univerzitet u Bayreuthu, sarađuje sa ultrazvučnim UIP1000hdT na nano-strukturiranju metala.
Ultrazvučni efekti na tvrdoću alloy Vicker: Ultrazvučnost poboljšava vickers mikrohardenost u metalu
(study and graphic: ©Ruirun et al., 2017)
Fragmentacija dendrite: Topljenje dendrita obično počinje u korenu zbog lokalnog porasta temperature i segregacije. Sonicija generiše jaku konvekciju (prenos toplote masovnim kretanjem tečnosti) i udarne talase u topljenju, tako da dendriti budu fragmentirani. Konvekcija može da promoviše fragmentaciju dendrita zbog ekstremnih lokalnih temperatura, kao i varijacija sastava i promoviše difuziju rastvorljivosti. Kavitacioni udarni talasi pomažu u razbijanju onih koji se tope.
Ultrasonični Degassing metalnih legura
Degassing je još jedan važan efekat ultrasonika na tečnim i polučvrstim metalima i legura. Akustična Kavitacija stvara naizmenične pritiske na pritisak/cikluse visokog pritiska. Tokom ciklusa niskog pritiska, mali vakuum mehurići javljaju se u tečnoj ili slurnoj. Ovi usisni mehurići deluju kao Nuki za formiranje hidrogena i parglor mehurića. Zbog formiranja većih hidrogena, mehurići gasa rastu. Akustični protok i protok pomažu u plutajućim mehurićima na površini i van topja, kako bi gas mogao da se ukloni, a koncentracija gasa u otopu je smanjena.
Ultrasonični degassing smanjuje poritet metala tako da se na taj način viša gustina materija u finalnom proizvodu metala/legura.
Ultrasonični degasifikacija aluminijumskih legura podiže najveću zatezno čvrstoću i provodljivost materijala. Industrijski Ultrazvučni sistem se računa kao najbolji među ostalim komercijalnim degassing metodama koje se tiču efektivnosti i vremena obrade. Pored toga, proces popunjavanja alata se poboljšao zbog donje viskoznosti topja.
Kompresivna svojstva ti44Al6Nb1Cr2V pod različitim vremenima sonikacije. Sonicija značajno poboljšava kompresivnu snagu.
(study and graphic: ©Ruirun et al., 2017)
Keramički sonotrod BS4D22L3C je poseban sonotrod pogodan za soniciju tečnosti visoke temperature kao što je rastopljeni aluminijum (npr. za mešanje i degazovanje).
Sonocappilni efekat tokom filtriranja
Ultrazvučni kapilarni efekat u tečnim metalima je pokretački efekat uklanjanja uključivanja oksida tokom ultrasonično potpomognute filtracije topljenja. (Eskin et al. 2014: 120ff.)
Filtracija se koristi za uklanjanje nelekmetnih nemetalnih čistoća od topa. Tokom filtriranja, topi prolazi kroz razne mreže (npr. staklene vlakna) za razdvajanje neželjenih uključenja. Što je manja veličina mreže, to je bolji rezultat filtriranja.
Pod zajedničkim uslovima, topi ne može da prosledi dvodimenzionalni filter sa veoma uska pažljivo proučavaju veličine 0, 4-0, 4mm. Međutim, u okviru ultrasonne filonovog filtriranja, ona je omogućena da prođe preko mreže zbog sonocappilne efekta. U ovom slučaju, filter će zadržati čak i nemetalno nečistoću od 1 – 10μm. Zbog povećane čistoće legure, formiranje hidrogena na oxidima se izbegava, tako da je snaga umora od legure povećana.
Eskin et Al. (2014:120ff.) pokazao je da ultrasoničan filtracija omogućava pročišćavanje aluminijumskih legura AA2024, AA7055 i AA7075 pomoću filtera sa više slojevih staklenih vlakana (sa do 9 slojeva) sa 0,6×0.6mm Mesh popreko. Kada se ultrasonični proces filtriranja kombinuje sa dodatkom inokanata, postiže se simultano prečišćavanje žitarica.
Ultrazvučno ojačanje metalnih aloja
Ultrasoniranost je dokazao da je veoma efektno u pogledu širenja Nano čestica jednoobraznog na slurove. Zbog toga su ultrasonični disperozni uređaji najuobičajeniji pribor za proizvodnju Nano-ojačanog kompozitora.
Nano čestice (npr.2O3/SiC, CNTs) se koriste kao Pojačavajući materijal. Nano čestice se dodaju u moten legure i raspršene ultrasonično. Akustična Kavitacija i protok poboljšavaju deagglomeration i močvarnost čestica, što rezultira unapređenom ZATEZNOM čvrstoću, snagom prinosa i izduženosti.
Ultrazvučna oprema za primenu teških obaveza
Primena power ultrazvuka u metalurgiji zahteva robusne, pouzdane ultrazvučne sisteme, koji se mogu instalirati u zahtevnim okruženjima. Hielscher Ultrasonics snabdeva ultrazvučnu opremu industrijskih razreda za instalacije u teškim aplikacijama i grubim okruženjima. Svi naši ultrazvučnici su napravljeni za 24/7 operaciju. Hielscher ultrazvučni sistemi visoke snage upareni su sa robustnošću, pouzdanosti i preciznom kontrolom.
Zahtevni procesi – kao što je pročišćavanje metalnih melova – zahtevaju sposobnost intenzivne sonikacije. Hielscher Ultrasonics industrijski ultrazvučni procesori isporučuju veoma visoke amplitude. Amplitude do 200μm se mogu lako neprekidno pokrenuti u 24/7 operaciji. Za još veće amplitude dostupni su prilagođeni ultrazvučni sonotrodi.
Za sonsikaciju veoma visokih tečnih i otocnih temperatura, Hielscher nudi razne sonotrodke i prilagođene Accessove da bi obezbedili optimalne rezultate obrade.
Табела испод показује приближни капацитет обраде наших ултразвучних уређаја:
| батцх tom | Проток | Препоручени уређаји |
|---|---|---|
| 10 до 2000мЛ | 20 до 400мЛ / мин | УП200Хт, УП400Ст |
| 0.1 до 20Л | 0.2 до 4Л / мин | УИП2000хдТ |
| 10 до 100Л | 2 до 10Л / мин | УИП4000 |
| Н.А. | 10 до 100Л / мин | УИП16000 |
| Н.А. | веће | кластер УИП16000 |
Контактирајте нас! / Питајте нас!
Литература / Референце
- 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.
Чињенице вреди знати
Ultrazvuk struje i Kavitacija
Kada su visoko intenzivni ultrasonični talasi povezani na tečnost ili slurove, fenomen кавитација Dolazi.
Visoka snaga, ultrazvuk niskog frekvencija prouzrokuje nastanak kavitnih mehurića na tečnosti i slurove na kontrolisan način. Intenzivni Ultrazvučni talasi stvaraju naizmenične pritiske na pritisak/cikluse visokog pritiska u tečnoj. Ove brze promene pritiska prave glasovne, takozvane mehuriće sa kavitacijom. Ultrasonično prouzrokovale kavitacije mehurići se mogu smatrati hemijskim mikroreaktore koji obezbeđuju visoke temperature i pritiske na mikroskopske razmere, pri čemu formiranje aktivnih vrsta kao što su slobodni radikali od raspuštena molekula. U kontekstu hemije, ultrazvučna kavitacija ima jedinstven potencijal lokalno-pregrada visoke temperature (do 5000 K) i reakcije visokog pritiska (500bankomata), dok sistem i dalje postoji u blizini temperature i ambijenta u prostoriji Pritisak. (uporedi Skorb, Andreeva 2013)
Ultrazvučni tretmani se uglavnom zasnivaju na kavitacionim efektima. Za metalurgiju, sonicija je veoma povoljna tehnika za poboljšanje bacanja metala i aloja.
Pored tretmana topljenja metala, sonication se koristi i za stvaranje sunđerastih nanostruktura i nano-šara na čvrstim metalnim površinama kao što su titanijum i aloje. Ovi ultrasonično nanostrukturni titanijumski i aloy delovi pokazuju veliki kapacitet kao implanti sa poboljšanim osteogenim proliferacijom ćelija. Pročitaj više o Ultrazvučno nano-strukturiranje titanijumskih implantata!