Hielscher ultraljud teknik

Ultraljud bearbetning av metall smälter

  • Power ultraljud i smält metaller och legeringar visar olika positiva effekter såsom strukturering, avgasning, och förbättrad filtrering.
  • Ultraljud främjar icke-dendritiska solidifiering i flytande och halv fasta metaller.
  • Ultraljudsbehandling har betydande fördelar på mikrostrukturell förfining av dendritiska korn och primära Intermetalliska partiklar.
  • Dessutom kan Power ultraljud användas mål medvetet för att minska metallporositet eller för att producera meso-porösa strukturer.
  • Sist men inte minst, Power ultraljud förbättrar kvaliteten på gjutgods.

 

Ultraljud stelning

Bildandet av icke-dendritiska strukturer under stelning av metall smälter påverkar material egenskaper såsom styrka, plasticitet, seghet, och/eller hårdhet.
Ultraljud förändrad säd kärn bildning: Akustisk kavitation och dess intensiva skjuvning krafter öka kärn bildning platser och antalet kärnor i smältan. Ultraljuds behandling (Ust) av smälter resultera i en heterogen kärn bildning och fragmenteringen av dendriter, så att den slutliga produkten visar en signifikant högre säd förfining.
Ultraljud kavitation orsakar även vätning av icke-metalliska orenheter i smältan. Dessa föroreningar förvandlas till nukleation platser, som är utgångs punkterna för stelning. Eftersom dessa kärn bildning punkter ligger före solidifiering fronten, tillväxten av dendritiska strukturer uppstår inte.

Ultraljud bearbetning av metall smälter förbättrar korn strukturen.

Macrostructure of ti legering efter Ultraljuds behandling (Ruirun et al. 2017)

Dendrite fragmentering: Smältande dendriter börjar vanligt vis på roten på grund av lokal temperaturhöjning och segregation. UST genererar stark konvektion (värme överföring genom Mass rörelse av en vätska) och chock vågor i smältan, så att dendriterna är fragmenterade. Konvektion kan främja Dendrite fragmentering på grund av extrema lokala temperaturer samt sammansättning variationer och främjar diffusion av solute. Den kavitation chock vågor hjälpa brott av dessa smält rötter.

Ultraljud avgasning av metalliska legeringar

Avgasning är en annan viktig effekt av makt Ultrasonics på flytande och halv fasta metaller och legeringar. Den akustiska kavitation skapar omväxlande lågt tryck/högtryck cykler. Under lågtryck cykler, små vakuum bubblor förekommer i vätskan eller flyt gödsel. Dessa vakuum bubblor fungerar som kärnor för bildandet av väte och ång bubblor. På grund av bildandet av större väte bubblor, gas bubblorna stiger. Akustiskt flöde och streaming bistå flytande av dessa bubblor till ytan och ut ur smältan, så att gasen kan avlägsnas och gas koncentrationen i smält reduceras.
Ultraljuds-avgasning förminskar porosityen av belägga med metall uppnå därmed en högre materiell täthet i Final belägger med metall/legerar produkten.
Ultraljud degasification av aluminiumlegeringar höja den ultimata drag hållfasthet och duktilitet av materialet. Industriell effekt ultraljud system räknas som den bästa bland andra kommersiella avgasning metoder för effektivitet och handläggnings tid. Dessutom är processen för mögel fyllning förbättras på grund av lägre viskositet av smältan.

Ultraljud förfining av TI legering (Klicka för att förstora!)

Tryck hållfasthet egenskaper Ti44Al6Nb1Cr2V under olika ultraljudsbehandling gånger.

UIP1000hd är en kraftfull ultraljud enhet, som används för material teknik, nano strukturering och partikel modifiering. (Klicka för att förstora!)

Dr D. Andreeva demonstrerar förfarandet för ultraljud strukturering
genom att använda UIP1000hd ultrasonicator (20 kHz, 1000W). Bild av CH. Wißler

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Sonocapillary effekt under filtrering

Ultraljud kapillär effekt (UCE) i flytande metaller är den drivande effekten att ta bort oxid inne slutningar under ultraljud-Assisted filtrering av smälter. (Eskin et al. 2014:120ff.)
Filtrering används för att avlägsna icke-metalliska orenheter från smältan. Vid filtrering passerar smältan olika maskor (t. ex. glas fibrer) för att separera oönskade inne slutningar. Ju mindre mask storlek, desto bättre är filtrerings resultatet.
Under gemensamma förhållanden kan smältan inte passera ett tvåskiktat filter med en mycket smal porstorlek på 0,4-0, 4mm. Men under ultraljud-Assisted filtrering smältan är aktive rad för att passera mesh porer på grund av sonocapillary effekt. I detta fall behåller filter kapillärerna även icke-metalliska orenheter på 1 – 10 μm. På grund av den förstärkta renheten av legeringen undviks bildandet av väteporer på oxiderna, så att utmattnings hållfastheten hos legeringen ökas.
Eskin et al. (2014:120ff.) har visat att ultraljud filtrering gör det möjligt att rena aluminiumlegeringar AA2024, AA7055, och AA7075 med hjälp av flera lager glas fiber filter (med upp till 9 lager) med 0,6×0.6mm mesh porer. När ultraljud filtrerings processen kombineras med tillsats av inoculants, en samtidig säd förfining uppnås.

Ultraljud förstärkning

Ultraljud har visat sig vara mycket effektiv på spridning nanopartiklar jämnt i slam. Därför är ultraljud fördelare den vanligaste utrustningen för att producera nanoförstärkt kompositer.
Nanopartiklar (t. ex.2den3/SiC, CNTs) används som förstärknings material. Nanopartiklarna tillsätts i den smälta legeringen och sprids ultrasonically. Den akustiska kavitation och streaming förbättrar deagglomeration och Vätbarheten av partiklarna, vilket resulterar i en förbättrad drag hållfasthet, sträck gräns, och töjning.

Ultraljud enhet UIP2000hdT (2kW) med Cascatrode

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Ultraljudsutrustning för tunga applikationer

Tillämpningen av makt ultraljud i metallurgi kräver robusta, pålitliga ultraljud system, som kan installeras i krävande miljöer. Hielscher Ultrasonics levererar industriell kvalitet ultraljud utrustning för installationer i tunga applikationer och tuffa miljöer. Alla våra ultrasonicators är byggda för 24/7 drift. Hielschers hög effekt ultraljud system paras med robusthet, tillförlitlighet och exakt reglerbarhet.
Krävande processer – såsom raffinering av metall smälter – kräver förmåga intensiv ultraljudsbehandling. Hielscher Ultrasonics’ industriella ultraljud processorer leverera mycket hög amplituder. Amplituder på upp till 200 μm kan enkelt köras kontinuerligt i 24/7 drift. För ännu högre amplituder, anpassade ultraljud sonotrodes finns.
För ultraljudsbehandling av mycket hög vätska och smälta temperaturer, erbjuder Hielscher olika sonotrodes och anpassade tillbehör att säkerställa optimal bearbetning resultat.
Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera:

batch Volym Flödeshastighet Rekommenderade Devices
10 till 2000 ml 20 till 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 till 20L 0.2 till 4L / min UIP2000hdT
10 till 100 liter 2 till 10 1 / min UIP4000
n.a. 10 till 100 l / min UIP16000
n.a. större kluster av UIP16000

Kontakta oss! / Fråga oss!

Be om mer information

Använd formuläret nedan om du vill begära ytterligare information om ultraljud homogenisering. Vi ska vara glada att kunna erbjuda dig ett ultraljud system som uppfyller dina krav.









Observera att våra Integritetspolicy.


Litteratur / Referenser

  • Eskin, Georgy I.; Eskin, Dmitry G. (2014): Ultraljuds-behandling av ljust legerar smälter. CRC press, teknik & Teknisk 2014.
  • Mer från Jia, S.; Mer från Xuan, Y.; Mer från nastac, L.; Mer från Allison, P.G.; Rusar, T. W: (2016): microstructure, mekaniska egenskaper och fraktur beteende 6061 aluminiumlegering-baserade nanokomposit gjutgods tillverkas av ultraljud bearbetning. Internationell tidning av gjuten metaller Research, Vol. 29, ISS. 5: TMS 2015 års möte och utställning 2016. på 286-289.
  • Ruirun, C. et al. (2017): effekter av ultraljud vibrationer på mikrostruktur och mekaniska egenskaper hög legeringen TiAl. Sci. rep. 7, 2017.
  • Skorb, E.V.; Andreeva, D.V. (2013): bio-inspirerade ultraljud assisterad konstruktion av syntetiska svampar. J. mater. Chem. A, 2013, 1. på 7547-7557.
  • Tzanakis, I.; Xu, WW; Eskin, D.G.; Lee, PD; Kotsovinos, N. (2015): in situ observation och analys av ultraljud kapilläreffekt i smält aluminium. Ultraljud sonochemistry 27, 2015. på 72-80.
  • Wu, W. W:; Tzanakis, I.; Srirangam, P.; Mirihanage, W.U.; Eskin, D.G.; Mer från bodey, A.J.; Lee, PD (2015): Synchrotron kvantifiering av ultraljud kavitation och bubbla dynamik i Al-10Cu smälter.


Fakta Värt att veta

Power ultraljud och kavitation

När hög intensiva ultraljudsvågor är kopplade till vätskor eller slurries, fenomenet kavitation Uppstår.
Hög effekt, låg frekventa ultraljud orsakar bildandet av kavitation bubblor i vätskor och slam på ett kontrollerat sätt. Intensiva ultraljudsvågor generera omväxlande lågt tryck/högtrycks cykler i vätskan. Dessa snabba förändringar av trycket genererar håligheter, den så kallade kavitation bubblor. Ultraljud inducerad kavitation bubblor kan betraktas som kemiska mikroreaktorer som ger höga temperaturer och tryck på mikroskopisk skala, där bildandet av aktiva arter såsom fria radikaler från lösta molekyler uppstår. I samband med material kemi, ultraljud kavitation har den unika potentialen för lokalt katalyserande hög temperatur (upp till 5000 K) och högtrycks (500atm) reaktioner, medan systemet förblir makroskopiskt nära rums temperatur och omgivande Tryck. (jfr Skorb, Andreeva 2013)
Ultraljud behandlingar (UST) är främst baserade på cavitational effekter. För metallurgi är UST en mycket fördelaktig teknik för att förbättra gjutningen av metaller och legeringar.