Metall eritmalarini ultratovush bilan tozalash
- Eritilgan metallar va qotishmalardagi ultratovushli ultratovush tuzilishi, degassatsiya va yaxshilangan filtrlash kabi turli xil foydali ta'sirlarni ko'rsatadi.
- Ultrasonikatsiya suyuq va yarim qattiq metallarda dendritik bo'lmagan qattiqlashuvga yordam beradi.
- Sonikatsiya dendritik donalarning va birlamchi intermetalik zarrachalarning mikrostrukturasini yaxshilashda muhim afzalliklarga ega.
- Bundan tashqari, kuchli ultratovush metallning g'ovakliligini kamaytirish yoki mezo-g'ovakli tuzilmalarni ishlab chiqarish uchun maqsadli ishlatilishi mumkin.
- Va nihoyat, kuchli ultratovush quyma sifatini yaxshilaydi.
Metall eritmalarining ultratovushli qattiqlashishi
Metall eritmalarning qotib qolishi jarayonida dendritik bo'lmagan tuzilmalarning shakllanishi materialning mustahkamlik, egiluvchanlik, qattiqlik va / yoki qattiqlik kabi xususiyatlariga ta'sir qiladi.
Ultrasonik o'zgartirilgan don yadrolari: Akustik kavitatsiya va uning kuchli siljish kuchlari yadro hosil bo'lish joylarini va eritmadagi yadrolar sonini oshiradi. Eritmalarni ultratovush bilan davolash heterojen yadrolanishga va dendritlarning parchalanishiga olib keladi, shuning uchun yakuniy mahsulot donning sezilarli darajada yaxshilanishini ko'rsatadi.
Ultrasonik kavitatsiya eritmadagi metall bo'lmagan aralashmalarning bir tekis namlanishiga olib keladi. Bu aralashmalar qotib qolishning boshlang'ich nuqtalari bo'lgan yadrolanish joylariga aylanadi. Bu yadrolanish nuqtalari qotib qolish jabhasidan oldinda joylashganligi sababli dendritik tuzilmalarning o'sishi sodir bo'lmaydi.
Ultrasonik davolashdan keyin Ti qotishmasining makro tuzilishi. Ultrasonikatsiya sezilarli darajada tozalangan don tuzilishiga olib keladi.
Doktor Andreeva-Bäumler, Bayreuth universiteti UIP1000hdT ultratovush apparati bilan metallarni nano-strukturalash ustida ishlamoqda.
Qotishma Vicker qattiqligiga ultratovush ta'siri: Ultrasonikatsiya metalldagi Vickers mikroqattiqligini yaxshilaydi
(o'rganish va grafik: ©Ruirun va boshqalar, 2017)
Dendritning parchalanishi: Dendritlarning erishi odatda mahalliy haroratning ko'tarilishi va ajralish tufayli ildizdan boshlanadi. Sonikatsiya kuchli konveksiya (suyuqlikning massa harakati bilan issiqlik uzatish) va eritmada zarba to'lqinlarini hosil qiladi, shuning uchun dendritlar parchalanadi. Konvektsiya ekstremal mahalliy haroratlar, shuningdek, kompozitsion o'zgarishlar tufayli dendritlarning parchalanishiga yordam beradi va erigan moddaning tarqalishiga yordam beradi. Kavitatsiya zarba to'lqinlari o'sha erituvchi ildizlarning sinishiga yordam beradi.
Metall qotishmalarning ultratovushli gazsizlanishi
Degassing - bu suyuq va yarim qattiq metallar va qotishmalarga kuchli ultratovushning yana bir muhim ta'siri. Akustik kavitatsiya o'zgaruvchan past bosim / yuqori bosim davrlarini hosil qiladi. Past bosimli aylanishlar paytida suyuqlik yoki atala ichida mayda vakuum pufakchalari paydo bo'ladi. Ushbu vakuum pufakchalari vodorod va bug 'pufakchalarini hosil qilish uchun yadro vazifasini bajaradi. Kattaroq vodorod pufakchalari hosil bo'lishi tufayli gaz pufakchalari ko'tariladi. Akustik oqim va oqim bu pufakchalarning sirtga va eritmadan tashqariga suzishiga yordam beradi, bu esa gazni olib tashlash va eritmadagi gaz konsentratsiyasini kamaytirish imkonini beradi.
Ultrasonik degassatsiya metallning g'ovakligini pasaytiradi va shu bilan yakuniy metall / qotishma mahsulotida yuqori material zichligiga erishadi.
Alyuminiy qotishmalarining ultratovushli degasifikatsiyasi materialning eng yuqori kuchlanish kuchini va egiluvchanligini oshiradi. Sanoat quvvati ultratovush tizimlari samaradorlik va ishlov berish vaqti bo'yicha boshqa tijorat gazsizlantirish usullari orasida eng yaxshisi hisoblanadi. Bundan tashqari, eritmaning past viskozitesi tufayli qolipni to'ldirish jarayoni yaxshilanadi.
Turli sonikatsiya vaqtlarida Ti44Al6Nb1Cr2V ning siqish xususiyatlari. Sonikatsiya bosim kuchini sezilarli darajada yaxshilaydi.
(o'rganish va grafik: ©Ruirun va boshqalar, 2017)
Seramika sonotrode BS4D22L3C - eritilgan alyuminiy kabi yuqori haroratli suyuqliklarni (masalan, aralashtirish va gazsizlantirish uchun) sonikatsiya qilish uchun mos keladigan maxsus sonotrode.
Filtrlash paytida sonokapillyar effekt
Suyuq metallardagi ultratovushli kapillyar effekt eritmalarni ultratovush yordamida filtrlash paytida oksid qo'shimchalarini olib tashlash uchun harakatlantiruvchi ta'sirdir. (Eskin va boshq. 2014: 120ff.)
Filtrlash eritmadan metall bo'lmagan aralashmalarni olib tashlash uchun ishlatiladi. Filtrlash vaqtida eritma turli to'rlardan (masalan, shisha tola) o'tib, kiruvchi qo'shimchalarni ajratib turadi. To'r hajmi qanchalik kichik bo'lsa, filtrlash natijasi shunchalik yaxshi bo'ladi.
Umumiy sharoitda eritma juda tor gözenek hajmi 0,4-0,4 mm bo'lgan ikki qatlamli filtrdan o'tolmaydi. Shu bilan birga, ultratovush yordamida filtrlash ostida eritma sonokapillyar ta'sir tufayli to'r teshiklaridan o'tishi mumkin. Bunday holda, filtr kapillyarlari hatto 1-10 mkm bo'lgan metall bo'lmagan aralashmalarni ham saqlaydi. Qotishmaning tozaligi ortishi tufayli oksidlarda vodorod teshiklarining paydo bo'lishining oldini oladi, shuning uchun qotishmaning charchoq kuchi ortadi.
Eskin va boshqalar. (2014: 120ff.) ultratovushli filtrlash AA2024, AA7055 va AA7075 alyuminiy qotishmalarini 0,6 qatlamli ko'p qatlamli shisha tolali filtrlar (9 qatlamgacha) yordamida tozalash imkonini berishini ko'rsatdi.×0,6 mm to'rli teshiklar. Ultrasonik filtrlash jarayoni emlash vositalarining qo'shilishi bilan birlashtirilganda, bir vaqtning o'zida donni tozalashga erishiladi.
Metall qotishmalarni ultratovush bilan mustahkamlash
Ultrasonikatsiya nano zarralarni bir xilda bulamaçlarga tarqatishda yuqori samarali ekanligi isbotlangan. Shuning uchun ultratovushli disperserlar nano-mustahkamlangan kompozitlarni ishlab chiqarish uchun eng keng tarqalgan uskunalardir.
Nano zarralar (masalan, Al2O3/SiC, CNTs) mustahkamlovchi material sifatida ishlatiladi. Nano zarralar eritilgan qotishma ichiga qo'shiladi va ultratovush orqali tarqaladi. Akustik kavitatsiya va oqim zarrachalarning deaglomeratsiyasi va namlanuvchanligini yaxshilaydi, natijada valentlik mustahkamligi, oqish quvvati va cho'zilish yaxshilanadi.
Og'ir yuk uchun mo'ljallangan ultratovushli uskunalar
Metallurgiyada kuchli ultratovushni qo'llash kuchli, ishonchli ultratovush tizimlarini talab qiladi, ular talab qilinadigan muhitda o'rnatilishi mumkin. Hielscher Ultrasonics og'ir ilovalar va qo'pol muhitlarda o'rnatish uchun sanoat darajasi ultratovush uskunalar yetkazib beradi. Bizning barcha ultrasonikatorlarimiz 24/7 ishlash uchun qurilgan. Hielscher yuqori quvvatli ultratovush tizimlari mustahkamlik, ishonchlilik va aniq nazorat qilish bilan birlashtirilgan.
Talab qilinadigan jarayonlar – metall eritmalarini tozalash kabi – intensiv sonikatsiya qobiliyatini talab qiladi. Hielscher Ultrasonics sanoat ultratovushli protsessorlari juda yuqori amplitudalarni etkazib beradi. 200 µm gacha bo'lgan amplitudalar 24/7 ishda osongina uzluksiz ishlashi mumkin. Bundan ham yuqori amplitudalar uchun moslashtirilgan ultratovushli sonotrodlar mavjud.
Juda yuqori suyuqlik va eritma haroratini sonikatsiya qilish uchun Hielscher optimal ishlov berish natijalarini ta'minlash uchun turli xil sonotrodlar va moslashtirilgan aksessuarlar taklif qiladi.
Quyidagi jadvalda ultrasonikatorlarimizning taxminiy qayta ishlash quvvati ko'rsatilgan:
| To'plam hajmi | Oqim darajasi | Tavsiya etilgan qurilmalar |
|---|---|---|
| 10 dan 2000 ml gacha | 20 dan 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 dan 20 L gacha | 0.2 dan 4L/min gacha | UIP2000hdT |
| 10 dan 100 l gacha | 2 dan 10 l / min | UIP4000 |
| na | 10 dan 100 l / min | UIP16000 |
| na | kattaroq | ning klasteri UIP16000 |
Biz bilan bog'lanish! / Bizdan so'rang!
Adabiyot/Adabiyotlar
- 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.
Bilishga arziydigan faktlar
Kuchli ultratovush va kavitatsiya
Yuqori intensiv ultratovush to'lqinlari suyuqlik yoki bulamaçlarga qo'shilganda, hodisa kavitatsiya yuzaga keladi.
Yuqori quvvatli, past chastotali ultratovush nazorat ostida suyuqlik va bulamalarda kavitatsiya pufakchalari shakllanishiga olib keladi. Kuchli ultratovush to'lqinlari suyuqlikda o'zgaruvchan past bosim / yuqori bosim davrlarini hosil qiladi. Bosimning tez o'zgarishi kavitatsiya pufakchalari deb ataladigan bo'shliqlarni hosil qiladi. Ultrasonik induktsiyali kavitatsiya pufakchalarini mikroskopik miqyosda yuqori harorat va bosimni ta'minlaydigan kimyoviy mikroreaktorlar sifatida ko'rib chiqish mumkin, bu erda erigan molekulalardan erkin radikallar kabi faol turlarning shakllanishi sodir bo'ladi. Materiallar kimyosi kontekstida ultratovushli kavitatsiya yuqori haroratli (5000 K gacha) va yuqori bosimli (500 atm) reaktsiyalarni mahalliy katalizlashning noyob salohiyatiga ega, tizim esa makroskopik ravishda xona harorati va atrof-muhit bosimiga yaqin bo'lib qoladi. (qarang. Skorb, Andreeva 2013)
Ultrasonik muolajalar asosan kavitatsion ta'sirga asoslangan. Metallurgiya uchun sonikatsiya metallar va qotishmalarni quyishni yaxshilash uchun juda foydali usuldir.
Metall eritmalarini davolashdan tashqari, sonikatsiya shimgichga o'xshash nanostrukturalar va titan va qotishmalar kabi qattiq metall yuzalarda nano-naqshlarni yaratish uchun ham qo'llaniladi. Ushbu ultratovushli nanostrukturali titanium va qotishma qismlari yaxshilangan osteogen hujayra proliferatsiyasiga ega implantlar sifatida katta imkoniyatlarni namoyish etadi. Titan implantlarining ultratovushli nano-strukturasi haqida ko'proq o'qing!