Hielscher ультразвукова технологія

Ультразвукова обробка розплавів металів

  • Ультразвук у розплавлених металах та сплавах показує різні корисні ефекти, такі як структурування, дегазація та поліпшення фільтрації.
  • Ультразвукова реакція сприяє недендрітовій затвердінню в рідких та напівтвердих металах.
  • Удосконалення має значні переваги у мікроструктурному поліпшенні дендритних зерен та первинних інтерметалічних частинок.
  • Крім того, ультразвукове ультразвукове дослідження може бути використане цілеспрямовано, щоб зменшити пористість металу або виробляти мезопористі структури.
  • Нарешті, але не менш важливо, ультразвукова потужність покращує якість виливків.

 

Ультразвукове затвердіння

Формування недендрітних структур під час затвердіння металевих розплаву впливає на властивості матеріалу, такі як міцність, пластичність, в'язкість і / або твердість.
Ультразвукова зміна зернистої зародки: Акустична кавітація та її інтенсивні сили зсуву збільшують місця зародження та кількість ядер в розплаві. Ультразвукова обробка (UST) танців призводить до неоднорідного зародження та фрагментації дендритів, так що кінцевий продукт демонструє виняткове витримання зерна.
Ультразвукова кавітація викликає навіть розмивання неметалевих домішок в розплаві. Ці домішки перетворюються на місця зародження, які є вихідними точками затвердіння. Оскільки ці точки зародження випереджають фронту затвердіння, зростання дендритних структур не відбувається.

Ультразвукова обробка металевих розплавів покращує структуру зерна.

Макроструктура Ti-сплаву після ультразвукової обробки (Ruirun et al., 2017)

Фрагментація дендритів: Танення дендритів зазвичай починається з кореня через місцеве підвищення температури та сегрегації. УЗТ створює сильну конвекцію (теплопередачу за масою руху рідини) та ударні хвилі в розплаві, так що дендрити є фрагментованими. Конвекція може сприяти фрагментації дендриту внаслідок екстремальних локальних температур, а також варіацій композиції та сприяє дифузії розчиненої речовини. Кавітаційні ударні хвилі сприяють поломки цих плавлених коренів.

Ультразвукова дегазація металевих сплавів

Дегазація - ще один важливий ефект ультразвукової потужності на рідких і напівтвердих металах та сплавах. Акустична кавітація створює змінні цикли низького тиску / високого тиску. Під час циклів низького тиску в рідині або суспензії зустрічаються крихітні бульбашки вакууму. Ці вакуумні бульбашки діють як ядра для утворення водневих і парових бульбашок. Внаслідок утворення більших бульбашок водню бульбашки газу піднімаються. Акустичний потік і струмінь сприяють плаванні цих бульбашок до поверхні та з розплаву, так що газ можна видалити, а концентрація газу в розплаві зменшується.
Ультразвукова дегазація зменшує пористість металу, завдяки чому більша щільність матеріалу у кінцевому металевому сплаві.
Ультразвукова дегазація алюмінієвих сплавів підвищує кінцеву міцність на розрив і пластичність матеріалу. Ультразвукові системи промислової потужності вважаються найкращими серед інших методів дегазації комерціалізації, що стосуються ефективності та часу обробки. Крім того, процес заповнення цвілі поліпшується завдяки більш низькій в'язкості розплаву.

Ультразвукове поліпшення сплаву Ti (Натисніть, щоб збільшити!)

Стиснуті властивості Ti44Al6Nb1Cr2V під час різної обробки ультразвуком.

UIP1000hd - потужний ультразвуковий пристрій, який використовується для проектування матеріалів, наноструктуризації та модифікації частинок. (Натисніть, щоб збільшити!)

Доктор Д. Андрєєва демонструє процедуру ультразвукового структурування
використовуючи UIP1000hd ультразвуковий пристрій (20 кГц, 1000 Вт). Картина Ч. Wißler

Запит інформації




Зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


Ефект ультразвукової вібрації

Соннокапілярний ефект під час фільтрації

Ультразвуковий капілярний ефект (UCE) у рідких металах є рушійною силою для видалення включень оксиду під час фільтрації розплавів за допомогою ультразвукового дослідження. (Eskin et al., 2014: 120 шт.)
Фільтрація використовується для видалення неметалевих домішок з розплаву. Під час фільтрації розплав пропускає різні сітки (наприклад, скловолокно), щоб відокремити небажані включення. Чим менше розмір сітки, тим краще результат фільтрації.
У звичайних умовах розплав не може пропускати двошаровий фільтр з дуже вузьким розміром пор 0,4-0,4мм. Проте під фільтром, що підтримується ультразвуком, розплав дозволяє пропускати сітчасті пори через синукапілярний ефект. У цьому випадку фільтральні капіляри зберігають навіть неметалічні домішки 1-10 мкм. Через посилену чистоту сплаву утворюється пори водню на оксидах, що підвищує втомну міцність сплаву.
Ескін та співавт. (2014: 120 шт.) Показано, що ультразвукова фільтрація дозволяє очищати алюмінієві сплави AA2024, AA7055 та AA7075 за допомогою багатошарових скловолокнистих фільтрів (до 9 шарів) з 0,6×0Пори сітки 6 мм. Коли процес ультразвукового фільтрації поєднується з додаванням інокулянтів, одержують одночасне подрібнення зерна.

Ультразвукова арматура

Встановлено, що ультразвукове випромінювання є високоефективним при одночасному диспергуванні нано частинок у суспензії. Тому ультразвукові розсіювачі є найпоширенішим устаткуванням для виробництва нано-посилених композитів.
Нано частинки (наприклад, Al2О.3/ SiC, CNT) використовуються як армуючий матеріал. Наночастинки додаються в розплавлений сплав і дисперговані ультразвуковим способом. Акустична кавітація та струмінь покращують дегагломерацію та змочування частинок, що призводить до поліпшення міцності на розрив, в'язкості та подовження.

Ультразвуковий пристрій UIP2000hdT (2кВт) з Cascatrode

Запит інформації




Зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


Ультразвукове обладнання для важких застосувань

Для застосування ультразвукового ультразвуку у металургії потрібні надійні, надійні ультразвукові системи, які можуть бути встановлені у вимогливих середовищах. Hielscher Ultrasonics постачає ультразвукове обладнання, призначене для промислового класу, для установки в важких умовах та в умовах шкідливого середовища. Всі наші ультразвукові пристрої побудовані для роботи цілодобово. Високомірні ультразвукові системи Hielscher поєднуються з надійністю, надійністю та точною керованістю.
Вимоги процесів – наприклад, очищення металевих розплавів – вимагають здатності інтенсивної ультразвукової обробки. Хільшер Ультрасоніки’ промислові ультразвукові процесори забезпечують дуже високі амплітуди. Амплітуди до 200 мкм можна легко безперервно працювати в режимі 24/7. Для більш високих амплітуд доступні індивідуальні ультразвукові сонотоди.
Для ультразвукової обробки дуже високих температур рідини та розплавів, Hielscher пропонує різні сонотроди та індивідуальні аксесуари для забезпечення оптимальних результатів обробки.
У таблиці нижче наведено приблизну потужність обробки наших ультразвукових пристроїв:

пакетний Обсяг швидкість потоку Рекомендовані пристрої
Від 10 до 2000мл Від 20 до 400мл / хв UP200Ht, UP400St
0.1 до 20 л 0.2 до 4л / хв UIP2000hdT
Від 10 до 100 л Від 2 до 10 л / хв UIP4000
застосовується Від 10 до 100 л / хв UIP16000
застосовується більший кластер UIP16000

Зв'яжіться з нами! / Запитати нас!

Запитайте більше інформації

Будь ласка, використовуйте форму нижче, якщо ви хочете отримати додаткову інформацію про гомогенізацію ультразвуку. Ми будемо раді запропонувати вам ультразвукову систему, яка відповідатиме вашим вимогам.









Будь ласка, зверніть увагу на наші Політика конфіденційності.


Література / Довідники

  • Ескін, Георгій I .; Ескін Дмитро Григорович (2014): Ультразвукове лікування легких сплавів. CRC Press, Технологія & Інжиніринг 2014 року.
  • Цзя С .; Сюань, Y .; Настак, Л .; Еллісон, П. Г .; Rushing, TW: (2016): Мікроструктура, механічні властивості та поведінка руйнування 6061 нанокомпозитних відливок на основі алюмінієвого сплаву, виготовлених методом ультразвукової обробки. Міжнародний журнал Met Metal Research, Vol. 29, Iss. 5: Щорічна зустріч та виставка TMS 2015 2016. 286-289.
  • Ruirun, C. et al. (2017): Вплив ультразвукової вібрації на мікроструктуру та механічні властивості високого легування TiAl. Наука 7 квітня 2017 р.
  • Скорб, Е. В.; Андрєєва Д.В. (2013): Біоіндустріальне ультразвукове спорудження синтетичних губок. Дж. Матер. Хімія А, 2013,1. 7547-7557.
  • Цанакіс, I .; Сюй, WW; Ескин, ГД; Лі, П.Д.; Коцовинос Н. (2015): спостереження на місці та аналіз ультразвукового капілярного ефекту в розплавленому алюмінієвому складі. Ультразвукова сонохімія 27, 2015. 72-80.
  • Ву, WW :; Цанакіс, I .; Srirangam, P .; Mirihanage, WU; Ескин, ГД; Боде, А. Дж.; Лі, П.Д. (2015): Синхротронне кількісне визначення кавітації ультразвуку та динаміки бульбашок у розплавах Al-10Cu.


Факти варті знати

Ультразвукове живлення та кавітація

Коли високоінтенсивні ультразвукові хвилі з'єднуються у рідини або суспензії, це явище кавітація відбувається
Висока потужність, низькочастотна ультразвукова діагностика викликає утворення кавітаційних бульбашок у рідинах та шлам контрольованим способом. Інтенсивні ультразвукові хвилі створюють чергові цикли низького тиску / високого тиску у рідині. Ці швидкі зміни тиску створюють порожнечі, так звані кавітаційні бульбашки. Ультразвукові індуковані кавітаційні бульбашки можна розглядати як хімічні мікрореактори, що забезпечують високу температуру та тиск у мікроскопічному масштабі, де утворюються активні речовини, такі як вільні радикали з розчинених молекул. У контексті хімії матеріалу ультразвукова кавітація має унікальний потенціал локального каталізування реакцій високої температури (до 5000 К) та високого тиску (500 атм), тоді як система залишається макроскопічно при кімнатній температурі та навколишньому тиску. (див. Скорб, Андрєєва 2013 року)
Ультразвукове лікування (UST) в основному базується на кавітаційних ефектах. Для металургії УЗТ є надзвичайно вигідною технікою для поліпшення відливання металів і сплавів.