Khử khí cho nhôm hợp kim nóng chảy bằng siêu âm
Nhôm và hợp kim nóng chảy có thể được khử khí hiệu quả bằng siêu âm hiệu năng cao. Sóng siêu âm mạnh thúc đẩy sự hợp nhất của hydro và các khí không mong muốn khác để có thể loại bỏ chúng hiệu quả khỏi kim loại nóng chảy. Có các thiết bị khử khí bằng siêu âm dành cho ứng dụng ở nhiệt độ rất cao và trong điều kiện làm việc khắc nghiệt.
Khử khí cho hợp kim nhôm nóng chảy bằng siêu âm
Việc tạo ra hiện tượng xâm thực trong kim loại lỏng là một ứng dụng có yêu cầu rất cao và chỉ có rất ít kỹ thuật có thể tạo ra hiện tượng xâm thực đủ mạnh và ổn định trong kim loại nóng chảy. Tuy nhiên, tốc độ và cường độ xâm thực là những yếu tố then chốt quyết định kết quả khử khí. Để khử khí hiệu quả, cần có hiện tượng xâm thực ổn định nhằm đạt được mức độ tinh luyện cấu trúc tối đa của kim loại nóng chảy. Hiện tượng xâm thực âm mạnh do siêu âm hiệu năng cao tạo ra có thể cải thiện khả năng khử khí từ 30 đến 60%. Đồng thời, xử lý siêu âm có thể cải thiện đáng kể khả năng làm mịn hạt của kim loại nóng chảy.
Ưu điểm của việc khử khí cho hợp kim nhôm nóng chảy bằng siêu âm
Vì khử khí cho kim loại nóng chảy như hợp kim nhôm là một nhiệm vụ đòi hỏi cao, ảnh hưởng lớn đến chất lượng kim loại và vật đúc áp lực, nên khử khí bằng siêu âm công suất cao được xem là một phương pháp đầy hứa hẹn – đặc biệt khi xét đến những ưu điểm của phương pháp này.
- Loại bỏ bọt khí hiệu quả: Khử khí bằng đầu dò siêu âm là một phương pháp rất hiệu quả để loại bỏ bọt khí khỏi kim loại nóng chảy. Sóng siêu âm tần số cao khiến bọt khí nổi lên bề mặt kim loại nóng chảy và thoát ra ngoài, giúp giảm đáng kể hàm lượng khí trong kim loại nóng chảy.
- Cải thiện tính chất vật liệu: Việc loại bỏ bọt khí khỏi kim loại nóng chảy có thể cải thiện đáng kể các tính chất cơ học và vật lý của vật liệu thu được. Điều này là do bọt khí có thể đóng vai trò là các điểm tập trung ứng suất, làm giảm độ bền và độ dẻo.
- Cải thiện chất lượng vật đúc: Khử khí bằng siêu âm cũng có thể cải thiện chất lượng vật đúc bằng cách giảm độ rỗ và các khuyết tật đúc khác liên quan đến bọt khí.
- Ít xỉ hơn: Khử khí bằng siêu âm tạo ra ít xỉ hơn. Do đó, các thiết bị khử khí bằng siêu âm giúp quá trình khử khí cho kim loại hiệu quả hơn.
- Làm mịn hạt: Xử lý siêu âm còn được sử dụng để cải thiện cấu trúc hạt của kim loại nóng chảy. Nhờ đó, chất lượng kim loại được nâng cao hơn nữa.
Các thông số quá trình khử khí bằng siêu âm: Khử khí bằng thiết bị siêu âm dạng đầu dò được xem là một trong những phương pháp thoát khí đáng tin cậy nhất, đã được khoa học chứng minh là khả thi ở cả quy mô nhỏ và lớn. Việc tạo ra hiện tượng xâm thực âm mạnh phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm các thông số quá trình siêu âm, thành phần kim loại, sức căng bề mặt, nhiệt độ kim loại nóng chảy, độ nhớt, cũng như thể tích và mức độ hòa tan của các tạp khí trong kim loại nóng chảy. Các thông số quá trình siêu âm có thể được điều chỉnh chính xác theo thành phần kim loại nóng chảy và các yếu tố ảnh hưởng để đạt được cường độ xâm thực phù hợp. Việc điều chỉnh chính xác các thông số siêu âm là nền tảng tạo nên những ưu điểm của quá trình khử khí cho kim loại nóng chảy bằng siêu âm. Những ưu điểm chính của khử khí bằng siêu âm bao gồm tốc độ khử khí cao và giảm tác động môi trường của quá trình. Vì khử khí bằng siêu âm chỉ tạo ra rất ít xỉ nên khử khí cho kim loại nóng chảy bằng siêu âm là một kỹ thuật xanh, thân thiện với môi trường.
Đầu sonotrode bằng gốm BS4D22L3C là đầu sonotrode đặc biệt, phù hợp để xử lý siêu âm các chất lỏng ở nhiệt độ cao như nhôm nóng chảy (ví dụ: để trộn và khử khí).
Khử khí cho nhôm và hợp kim nóng chảy bằng siêu âm
Khử khí bằng siêu âm là phương pháp đã được chứng minh giúp tăng khối lượng riêng và giảm hàm lượng hydro trong hợp kim nhôm. So với các quy trình khử khí khác như thoát khí bằng cánh khuấy quay, khử khí bằng siêu âm vượt trội về tốc độ và hiệu quả. Các nghiên cứu đã cho thấy hệ thống khử khí bằng đầu dò siêu âm nhanh hơn khoảng 3 lần so với phương pháp loại bỏ khí bằng cánh khuấy.
Vì khử khí bằng siêu âm không sử dụng phương pháp khuấy kim loại thông thường nên lớp nhôm oxit bảo vệ trên bề mặt kim loại nóng chảy không bị phá vỡ. Việc giữ nguyên vẹn lớp nhôm oxit ngăn nhôm oxit xâm nhập vào nhôm nóng chảy, nhờ đó lớp này duy trì tác dụng bảo vệ trước các chất gây nhiễm bẩn từ khí quyển. Khử khí bằng siêu âm cải thiện khả năng làm mịn hạt và cấu trúc của hợp kim nhôm. Điều này, cùng với việc siêu âm thúc đẩy loại bỏ các tạp khí phi kim khỏi nhôm lỏng, khiến xử lý kim loại nóng chảy bằng siêu âm trở thành một kỹ thuật ưu việt để sản xuất vật đúc kim loại chất lượng cao.
Bên cạnh tác dụng khử khí, các thiết bị siêu âm Hielscher còn cải thiện quá trình đông đặc của kim loại nóng chảy trong quá trình đúc. Đọc thêm về quá trình đông đặc nhôm nóng chảy có hỗ trợ siêu âm!
Thiết bị siêu âm UIP2000hdT cho các ứng dụng trong điều kiện làm việc khắc nghiệt như khử khí cho kim loại nóng chảy
Thiết bị siêu âm hiệu năng cao để khử khí cho kim loại nóng chảy
Khử khí cho kim loại nóng chảy như hợp kim nhôm đòi hỏi thiết bị siêu âm hiệu năng cao, công suất lớn. Đầu dò siêu âm phải có thông số kỹ thuật phù hợp để sử dụng ở nhiệt độ cao và độ nhớt cao. Thiết bị siêu âm phải có khả năng cung cấp và duy trì biên độ không đổi trong thời gian dài. Hielscher Ultrasonics chuyên phát triển, sản xuất và phân phối thiết bị siêu âm công suất cao cho các ứng dụng có yêu cầu khắt khe như khử khí cho kim loại nóng chảy ở nhiệt độ cao và trong điều kiện làm việc khắc nghiệt. Với các thiết bị siêu âm hiệu năng cao ở mọi quy mô và các đầu dò siêu âm được phát triển riêng để xử lý kim loại lỏng, Hielscher Ultrasonics là đối tác của bạn trong việc xử lý kim loại nóng chảy một cách tin cậy và hiệu quả.
Thiết kế, sản xuất và tư vấn – Chất lượng sản xuất tại Đức
Các thiết bị siêu âm Hielscher nổi tiếng với các tiêu chuẩn chất lượng và thiết kế cao nhất. Độ bền chắc và khả năng vận hành dễ dàng cho phép tích hợp thuận lợi các thiết bị siêu âm của chúng tôi vào cơ sở công nghiệp. Các thiết bị siêu âm Hielscher dễ dàng đáp ứng những điều kiện khắc nghiệt và môi trường có yêu cầu cao.
Hielscher Ultrasonics là công ty được chứng nhận ISO và đặc biệt chú trọng đến các thiết bị siêu âm hiệu năng cao sử dụng công nghệ tiên tiến nhất và thân thiện với người dùng. Tất nhiên, các thiết bị siêu âm Hielscher tuân thủ CE và đáp ứng các yêu cầu của UL, CSA và RoHs.
Bảng dưới đây cho biết năng lực xử lý gần đúng của các thiết bị siêu âm của chúng tôi:
| Thể tích mẻ | Lưu lượng | Thiết bị khuyến nghị |
|---|---|---|
| 0,5 đến 1,5mL | n.a. | VialTweeter | 1 đến 500mL | 10 đến 200mL/min | UP100H |
| 10 đến 2000mL | 20 đến 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 đến 20L | 0,2 đến 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 đến 100L | 2 đến 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 đến 150L | 3 đến 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 đến 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | lớn hơn | cụm thiết bị UIP16000 |
Liên hệ với chúng tôi! / Đặt câu hỏi cho chúng tôi!
Tài liệu / Tài liệu tham khảo
- Wang, C., Connolley, T., Tzanakis, I., Eskin, D., & Mi, J. (2019): Characterization of Ultrasonic Bubble Clouds in A Liquid Metal by Synchrotron X-ray High Speed Imaging and Statistical Analysis. Materials (Basel, Switzerland), 13(1), 44.
- I. Tzanakis, W.W. Xu, G.S.B. Lebon, D.G. Eskin, K. Pericleous, P.D. Lee (2015): In Situ Synchrotron Radiography and Spectrum Analysis of Transient Cavitation Bubbles in Molten Aluminium Alloy. Physics Procedia, Volume 70, 2015. 841-845.
- Shusen, Wu; Liu, Longfei; Qianqian, Ma; Youwu, Mao; Ping, An. (2012): Degassing effect of ultrasonic vibration in molten melt and semi-solid slurry of Al-Si alloys. Foundry 9, 2012. 201-206.
Hielscher Ultrasonics sản xuất các thiết bị đồng nhất hóa siêu âm hiệu năng cao từ quy mô phòng thí nghiệm đến quy mô công nghiệp.