การหล่อในแม่พิมพ์โลหะด้วยแรงโน้มถ่วง – การเพิ่มประสิทธิภาพการแข็งตัวด้วยอัลตราซาวนด์

อัลตราซาวนด์เป็นแนวทางที่สามารถปรับขยายขนาดได้และใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพในการปรับปรุงโครงสร้างจุลภาคของโลหะที่หล่อด้วยแรงโน้มถ่วง – เชื่อมช่องว่างระหว่างความคุ้มค่าของการหล่อกับข้อกำหนดด้านสมรรถนะสูง ในการหล่อในแม่พิมพ์โลหะด้วยแรงโน้มถ่วง การควบคุมการแข็งตัวเป็นสิ่งจำเป็นต่อการผลิตชิ้นส่วนโลหะที่มีสมรรถนะสูง การใช้อัลตราซาวนด์กับโลหะหลอมเหลวระหว่างการแข็งตัวเป็นวิธีปรับโครงสร้างให้ละเอียดที่มีประสิทธิภาพสูงโดยไม่ใช้สารเคมี ซึ่งช่วยยกระดับคุณภาพงานหล่อในระดับโครงสร้างจุลภาค การแข็งตัวที่ใช้อัลตราซาวนด์ช่วยส่งเสริมการเกิดนิวเคลียสแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกัน ทำลายโครงสร้างเดนไดรต์ และทำให้อุณหภูมิและการกระจายตัวของตัวถูกละลายในโลหะหลอมเหลวสม่ำเสมอ

การแข็งตัวของโลหะหลอมเหลวที่ส่งเสริมด้วยอัลตราซาวนด์

การแปรรูปโลหะหลอมเหลวด้วยอัลตราซาวนด์ระหว่างการแข็งตัวเป็นวิธีปรับโครงสร้างให้ละเอียดที่มีประสิทธิภาพสูงโดยไม่ใช้สารเคมี ซึ่งช่วยยกระดับคุณภาพงานหล่อในระดับโครงสร้างจุลภาค การส่งแรงสั่นสะเทือนอัลตราซาวนด์ความเข้มสูงเข้าไปในโลหะหลอมเหลวทำให้เกิดคาวิเทชันและการไหลเชิงอะคูสติก ปรากฏการณ์เหล่านี้ส่งเสริมการเกิดนิวเคลียสแบบไม่เป็นเนื้อเดียวกัน ทำลายโครงสร้างเดนไดรต์ และทำให้อุณหภูมิและการกระจายตัวของตัวถูกละลายในโลหะหลอมเหลวสม่ำเสมอ
ด้วยเหตุนี้ การแข็งตัวที่ใช้อัลตราซาวนด์ช่วยจึงทำให้โครงสร้างเกรนละเอียดและสม่ำเสมอยิ่งขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ลดการแยกตัวขององค์ประกอบ และปรับปรุงสมบัติเชิงกล เช่น ความแข็งแรง ความเหนียว และความต้านทานความล้า โดยเฉพาะในการหล่อในแม่พิมพ์โลหะด้วยแรงโน้มถ่วง ซึ่งบริเวณส่วนป้อนโลหะมีแนวโน้มที่จะแข็งตัวช้าและเกิดข้อบกพร่องที่เกี่ยวข้อง การใช้อัลตราซาวนด์เฉพาะบริเวณเป้าหมายสามารถเพิ่มประสิทธิภาพจลนพลศาสตร์การแข็งตัวในบริเวณนั้นและให้ชิ้นส่วนที่มีโครงสร้างเหนือกว่า

ความท้าทายทางโลหวิทยาและการแข็งตัวด้วยอัลตราซาวนด์เพื่อเป็นแนวทางแก้ไข

งานวิจัยล่าสุดของ Riedel et al. (2019) แสดงให้เห็นว่าการนำอัลตราซาวนด์มาใช้ในช่วงการแข็งตัวของการหล่ออะลูมิเนียมช่วยปรับโครงสร้างเกรนให้ละเอียดและปรับปรุงสมบัติเชิงกลเฉพาะบริเวณอย่างมีนัยสำคัญ ด้วยหัวโพรบอัลตราซาวนด์จาก Hielscher ซึ่งออกแบบทางวิศวกรรมมาโดยเฉพาะสำหรับการจุ่มลงในโลหะหลอมเหลว การแข็งตัวด้วยอัลตราซาวนด์จึงเป็นแนวทางแก้ไขที่มีความทนทานสำหรับการปรับปรุงการหล่อในแม่พิมพ์โลหะ
การหล่อโลหะผสมอะลูมิเนียมในแม่พิมพ์โลหะด้วยแรงโน้มถ่วง – โดยเฉพาะ AlSi7Mg0.3 (A356) – ใช้กันอย่างแพร่หลายในภาคยานยนต์และอากาศยาน อย่างไรก็ตาม บริเวณใกล้ส่วนป้อนโลหะมักแข็งตัวเป็นลำดับสุดท้าย ทำให้เกิดโครงสร้างจุลภาคที่หยาบกว่าเนื่องจากอัตราการเย็นตัวที่ช้ากว่า ส่งผลให้สมบัติเชิงกลในบริเวณเหล่านี้ด้อยลง ลดความสมบูรณ์โดยรวมของชิ้นส่วน และทำให้การตัดเฉือนในขั้นตอนถัดไปซับซ้อนขึ้น
วิธีดั้งเดิมในการบรรเทาปัญหานี้ – เช่น การใช้สารเคมีปรับเกรนให้ละเอียด (เช่น โลหะผสมแม่ Al-Ti-B) การเพิ่มประสิทธิภาพการระบายความร้อน และการปรับปรุงการออกแบบแม่พิมพ์ – มีข้อจำกัด วิธีเหล่านี้มักไม่สามารถทำให้โครงสร้างจุลภาคสม่ำเสมอทั่วทั้งชิ้นงานหล่อ และอาจนำสิ่งเจือปนเข้ามาหรือต้องใช้พลังงานสูง

การแข็งตัวของอะลูมิเนียมหลอมเหลวที่ใช้อัลตราซาวนด์ช่วยทำให้สมบัติเชิงกลค่อย ๆ ดีขึ้นและมีการกระจายตัวสม่ำเสมอมากขึ้น รวมทั้งเพิ่มความต้านทานแรงดึงโดยรวม

การแข็งตัวด้วยอัลตราซาวนด์

• ลดระยะห่างระหว่างแขนเดนไดรต์ (DAS) ได้สูงสุด 30% ในบริเวณที่อยู่ติดกับส่วนป้อนโลหะ
• เพิ่มความแข็งและความต้านทานแรงดึงอย่างมีนัยสำคัญ โดยเฉพาะในบริเวณที่เดิมมีความแข็งแรงต่ำ
• ปรับปรุงความเป็นไอโซทรอปิกของสมบัติเชิงกล ทำให้สามารถออกแบบผนังให้บางลงได้โดยไม่ลดทอนสมรรถนะ

หัวโพรบอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงสำหรับการหล่อในแม่พิมพ์โลหะ

Hielscher นำเสนอเครื่องแปรรูปด้วยอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงที่ติดตั้งโซโนโทรดเซรามิกซึ่งพัฒนาขึ้นเป็นพิเศษ หัวโพรบอัลตราซาวนด์เซรามิกที่ออกแบบทางวิศวกรรมเป็นพิเศษเหมาะสำหรับการใช้อัลตราซาวนด์อย่างต่อเนื่องที่อุณหภูมิสูง และส่วนต่อขยายที่มีการระบายความร้อนช่วยปกป้องทรานสดิวเซอร์จากความเสียหายเนื่องจากความร้อน
โซโนโทรดเหล่านี้มีคุณสมบัติดังนี้:

• มีเสถียรภาพทางความร้อนที่อุณหภูมิสูงกว่า 700°C
• ทนต่อคาวิเทชัน ลดการกัดกร่อนและการปนเปื้อนให้เหลือน้อยที่สุด
• สามารถปรับแต่งเพื่อติดตั้งในส่วนป้อนโลหะหรือแกนแบบของแม่พิมพ์หล่อ

 
การออกแบบที่กะทัดรัดช่วยให้สามารถติดตั้งเพิ่มเติมเข้ากับชุดอุปกรณ์หล่อในแม่พิมพ์โลหะที่มีอยู่เดิมได้ เปิดทางสู่การควบคุมกระบวนการและความสามารถในการทำซ้ำในระดับใหม่สำหรับการหล่ออะลูมิเนียม

การปรับสภาพการแข็งตัวด้วยอัลตราซาวนด์โดยใช้อุปกรณ์ระดับอุตสาหกรรมของ Hielscher ทำให้วิธีนี้เป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับ:

• การลดข้อบกพร่องในงานหล่อ
• การเพิ่มความเชื่อถือได้ทางกล
• การลดต้นทุนการแปรรูปหลังการหล่อ

 
 
ตารางด้านล่างแสดงเครื่องแปรรูปด้วยอัลตราซาวนด์ของเราที่เหมาะสำหรับการหล่อในแม่พิมพ์โลหะด้วยแรงโน้มถ่วง:

การออกแบบ การผลิต และการให้คำปรึกษา – คุณภาพที่ผลิตในเยอรมนี

เครื่องอัลตราซาวนด์ Hielscher เป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางในด้านคุณภาพและมาตรฐานการออกแบบระดับสูงสุด ความทนทานและการใช้งานที่ง่ายช่วยให้สามารถนำเครื่องอัลตราซาวนด์ของเราไปผสานเข้ากับโรงงานอุตสาหกรรมได้อย่างราบรื่น เครื่องอัลตราซาวนด์ Hielscher สามารถรับมือกับสภาวะที่รุนแรงและสภาพแวดล้อมที่มีข้อกำหนดเข้มงวดได้อย่างง่ายดาย

Hielscher Ultrasonics เป็นบริษัทที่ได้รับการรับรอง ISO และให้ความสำคัญเป็นพิเศษกับเครื่องอัลตราซาวนด์สมรรถนะสูงที่ใช้เทคโนโลยีล้ำสมัยและใช้งานง่าย แน่นอนว่าเครื่องอัลตราซาวนด์ Hielscher เป็นไปตามข้อกำหนด CE และตรงตามข้อกำหนดของ UL, CSA และ RoHs