Ultraljud förfining av metall smälter

  • Power ultraljud i smält metaller och legeringar visar olika positiva effekter såsom strukturering, avgasning, och förbättrad filtrering.
  • Ultraljud främjar icke-dendritisk stelning i flytande och halvfasta 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 av metall smälter

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 skjuvkrafter ökar kärnbildningsställena och antalet kärnor i smältan. Ultraljudsbehandling av smältor resulterar i en heterogen kärnbildning och fragmentering av dendriter, så att slutprodukten visar en betydligt högre kornförfining.
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.

Intensiv ultraljud förbättrar kornstrukturen i metallsmältor och hjälper därmed till att uppfylla kvalitetsnormerna för pressgjutning.

Makrostruktur av Ti-legering efter ultraljudsbehandling. Ultraljud resulterar i en betydligt raffinerad kornstruktur.

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Ultraljud nano-strukturering av metaller och zeoliter är en mycket effektiv teknik för att producera högpresterande katalysatorer.

Dr. Andreeva-Bäumler, University of Bayreuth, arbetar med ultraljudsapparaten UIP1000hdT på nano-strukturering av metaller.

Ultraljud effekter på legering Vicker hårdhet: Ultraljud förbättrar Vickers mikrohårdhet i metall

Ultraljud effekter på legering Vicker hårdhet: Ultraljud förbättrar Vickers mikrohårdhet i metall
(studie och grafik: ©Ruirun et al., 2017)

 
Dendrite fragmentering: Smältningen av dendriter börjar vanligtvis vid roten på grund av lokal temperaturökning och segregering. Ultraljudsbehandling genererar stark konvektion (värmeöverföring genom massrörelse av en vätska) och chockvågor i smältan, så att dendriterna fragmenteras. Konvektion kan främja dendritfragmentering på grund av extrema lokala temperaturer samt sammansättningsvariationer och främjar diffusion av löst ämne. Kavitationschockvågorna hjälper till att bryta de smältande rötterna.

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 förbättrar tryckhållfastheten hos metallsmältor och därmed metallkvaliteten avsevärt.

Komprimerande egenskaper hos Ti44Al6Nb1Cr2V under olika ultraljudsbehandling gånger. Ultraljudsbehandling förbättrar tryckhållfastheten avsevärt.
(studie och grafik: ©Ruirun et al., 2017)

Keramisk sonotrode BS4D22L3C är en speciell sonotrode lämplig för att sonikera högtemperaturvätskor som smält aluminium (t.ex. för blandning och avgasning). Tillverkad av Hielscher Ultrasonics

Keramisk sonotrode BS4D22L3C är en speciell sonotrode lämplig för att sonikera högtemperaturvätskor som smält aluminium (t.ex. för blandning och avgasning).

Sonocapillary effekt under filtrering

Ultraljud kapilläreffekten i flytande metaller är den drivande effekten för att avlägsna oxidinneslutningar under ultraljudsassisterad filtrering av smältor. (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 av metallegeringar

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

Ultraljudsutrustning för tunga applikationer

Tillämpningen av ultraljud i metallurgi kräver robusta, pålitliga ultraljudssystem som kan installeras i krävande miljöer. Hielscher Ultrasonics levererar ultraljud av industriell kvalitet för installationer i tunga applikationer och tuffa miljöer. Alla våra ultraljudsapparater är byggda för 24/7 drift. Hielscher hög effekt ultraljud system är ihopkopplade med robusthet, tillförlitlighet och exakt kontrollerbarhet.
Krävande processer – såsom raffinering av metall smälter – kräver förmågan till intensiv ultraljudsbehandling. Hielscher Ultrasonics industriella ultraljud processorer leverera mycket höga amplituder. Amplituder på upp till 200 μm kan enkelt köras kontinuerligt i 24/7 drift. För ännu högre amplituder, anpassade ultraljud sonotrodes finns tillgängliga.
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): 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.

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)
Ultraljudsbehandlingar är huvudsakligen baserade på kavitationseffekter. För metallurgi är ultraljudsbehandling en mycket fördelaktig teknik för att förbättra gjutningen av metaller och legeringar.
Förutom behandling av metall smälter, ultraljudsbehandling används också för att skapa svamp-liknande nanostrukturer och nano-mönster på fasta metallytor såsom titan och legeringar. Dessa ultraljud nanostrukturerade titan och legering delar visar stor kapacitet som implantat med förbättrad osteogen cellproliferation. Läs mer om ultraljud nano-strukturering av titanimplantat!

Vi diskuterar gärna din process.

Låt oss komma i kontakt.