Công nghệ siêu âm Hielscher

Xử lý siêu âm kim loại tan chảy

  • Siêu âm điện trong kim loại nóng chảy và hợp kim cho thấy các hiệu ứng có lợi khác nhau như cấu trúc, degassing, và cải thiện lọc.
  • Siêu âm thúc đẩy sự solidification không đuôi gai trong các kim loại lỏng và bán rắn.
  • Sonication có lợi ích đáng kể về tinh chỉnh vi cấu trúc của các hạt đuôi gai và các hạt interkim chính.
  • Hơn nữa, siêu âm điện có thể được sử dụng có mục đích để giảm độ xốp kim loại hoặc để sản xuất các cấu trúc Meso-xốp.
  • Cuối cùng nhưng không kém, siêu âm điện cải thiện chất lượng đúc.

 

Siêu âm solidification

Sự hình thành các cấu trúc không đuôi gai trong quá trình solidification kim loại tan chảy ảnh hưởng đến các tính chất vật liệu như sức mạnh, độ dẻo, độ dẻo dai, và/hoặc độ cứng.
Ultrasonically thay đổi hạt nhân: Cavitation âm thanh và lực cắt mạnh mẽ của nó làm tăng các trang web tạo mầm và số lượng hạt nhân trong tan chảy. Điều trị bằng siêu âm (Ust) của tan chảy kết quả trong một mầm không đồng nhất và phân mảnh của các dendrites, để các sản phẩm cuối cùng cho thấy một tinh lọc hạt cao đáng kể.
Siêu âm cavitation gây ra thậm chí làm ướt các tạp chất phi kim loại trong tan chảy. Những tạp chất biến thành các trang web tạo mầm, đó là những điểm khởi đầu của solidification. Bởi vì những điểm tạo mầm là phía trước của solidification trước, sự tăng trưởng của các cấu trúc đuôi gai không xảy ra.

Xử lý siêu âm kim loại tan chảy cải thiện cấu trúc hạt.

Cấu trúc vĩ mô của hợp kim ti sau khi điều trị bằng siêu âm (Ruirun et al. 2017)

Phân mảnh dendrite: Sự tan chảy của các dendrit thường bắt đầu ở gốc do sự gia tăng nhiệt độ địa phương và phân biệt. Ust tạo ra sự đối lưu mạnh mẽ (truyền nhiệt bằng chuyển động khối lượng của một chất lỏng) và sóng sốc trong tan chảy, do đó các nhánh được phân mảnh. Đối lưu có thể thúc đẩy phân mảnh dendrite do nhiệt độ địa phương cực đoan cũng như các biến thể thành phần và thúc đẩy sự khuếch tán của chất tan. Sóng sốc cavitation hỗ trợ sự vỡ của những rễ nóng chảy.

Siêu âm degassing của kim loại hợp kim

Degassing là một hiệu ứng quan trọng của Ultrasonics điện trên các kim loại lỏng và bán rắn và hợp kim. Các cavitation âm thanh tạo ra xen kẽ áp suất thấp/chu kỳ áp suất cao. Trong chu kỳ áp suất thấp, bong bóng chân không nhỏ xảy ra trong chất lỏng hoặc bùn. Những bong bóng chân không hoạt động như hạt nhân cho sự hình thành của hydro và hơi bong bóng. Do sự hình thành của các bong bóng hydro lớn hơn, các bong bóng khí tăng lên. Dòng chảy và luồng âm thanh hỗ trợ sự nổi của các bong bóng này lên bề mặt và ra khỏi sự tan chảy, do đó khí có thể được loại bỏ và nồng độ khí trong tan chảy là giảm.
Siêu âm degassing làm giảm độ xốp của kim loại đạt được do đó một mật độ vật liệu cao hơn trong sản phẩm kim loại/hợp kim cuối cùng.
Siêu âm degasification của hợp kim nhôm nâng cao độ bền kéo cuối cùng và độ dẻo của vật liệu. Hệ thống siêu âm điện công nghiệp tính là tốt nhất trong số các phương pháp degassing thương mại liên quan đến hiệu quả và thời gian xử lý. Hơn nữa, quá trình làm đầy nấm mốc được cải thiện do độ nhớt thấp hơn của sự tan chảy.

Tinh lọc siêu âm của hợp kim ti (Click vào để phóng to!)

Thuộc tính nén của Ti44Al6Nb1Cr2V theo thời gian sonication khác nhau.

UIP1000hd là một thiết bị siêu âm mạnh mẽ, được sử dụng cho kỹ thuật vật liệu, cấu trúc nano và sửa đổi hạt. (Click vào để phóng to!)

Tiến sĩ D. Andreeva chứng minh các thủ tục của siêu âm cơ cấu
bằng cách sử dụng UIP1000hd ultrasonicator (20 kHz, 1000W). Hình ảnh của ch. Wißler

Yêu cầu thông tin




Lưu ý của chúng tôi Chính sách bảo mật.


Ảnh hưởng của rung động siêu âm

Hiệu ứng sonocapú trong quá trình lọc

Các hiệu ứng mao mạch siêu âm (UCE) trong các kim loại chất lỏng là hiệu ứng lái xe để loại bỏ vùi oxit trong quá trình lọc hỗ trợ ultrasonically của tan chảy. (Eskin et al. 2014:120ff.)
Lọc được sử dụng để loại bỏ các tạp chất phi kim loại từ sự tan chảy. Trong quá trình lọc, tan chảy qua các mắt lưới khác nhau (ví dụ như sợi thủy tinh) để tách các vùi không mong muốn. Kích thước lưới nhỏ hơn, tốt hơn là kết quả lọc.
Trong điều kiện chung, sự tan chảy không thể vượt qua một bộ lọc hai lớp với kích thước lỗ rất hẹp là 0,5-0,5-0, 4mm. Tuy nhiên, theo lọc ultrasonically hỗ trợ sự tan chảy được kích hoạt để vượt qua các lỗ chân lông lưới do tác dụng sonocapú. Trong trường hợp này, các mao mạch lọc giữ lại thậm chí các tạp chất phi kim loại từ 1 – 10μm. Do độ tinh khiết tăng cường của hợp kim, sự hình thành các lỗ chân lông hydro ở các oxit được tránh, do đó sức mạnh của sự mệt mỏi của hợp kim được tăng lên.
Eskin et al. (2014:120ff.) đã chỉ ra rằng lọc siêu âm làm cho nó có thể làm sạch các hợp kim nhôm AA2024, AA7055, và AA7075 sử dụng nhiều lớp kính lọc sợi thủy tinh (với lên đến 9 lớp) với 0,6×0.6mm lưới lỗ chân lông. Khi quá trình lọc siêu âm được kết hợp với việc bổ sung các thuốc tiêm, một tinh lọc hạt đồng thời đạt được.

Tăng cường siêu âm

Ultrasonication được chứng minh là có hiệu quả cao trên phân tán các hạt nano thống nhất thành slurries. Do đó, bộ khuếch tán siêu âm là thiết bị phổ biến nhất để sản xuất vật liệu composite gia cố Nano.
Hạt nano (ví dụ như Al2các3/SiC, CNTs) được sử dụng làm vật liệu tăng cường. Các hạt nano được thêm vào hợp kim nóng chảy và phân tán ultrasonically. Các cavitation âm thanh và streaming cải thiện deagglomeration và wettability của các hạt, dẫn đến một độ bền kéo cải thiện, sức mạnh năng suất, và kéo dài.

Thiết bị siêu âm UIP2000hdT (2kW) với Cascatrode

Yêu cầu thông tin




Lưu ý của chúng tôi Chính sách bảo mật.


Thiết bị siêu âm cho các ứng dụng nặng

Việc áp dụng siêu âm điện trong luyện kim đòi hỏi hệ thống siêu âm mạnh mẽ, đáng tin cậy, có thể được cài đặt trong môi trường đòi hỏi. Hielscher Ultrasonics cung cấp thiết bị siêu âm lớp công nghiệp cho các cài đặt trong các ứng dụng nặng và môi trường khắc nghiệt. Tất cả các ultrasonicators của chúng tôi được xây dựng cho 24/7 hoạt động. Hệ thống siêu âm công suất cao của Hielscher được kết hợp với sự mạnh mẽ, độ tin cậy và khả năng kiểm soát chính xác.
Quy trình đòi hỏi – như tinh chỉnh kim loại tan chảy – yêu cầu khả năng của sonication cường độ cao. Hielscher Ultrasonics’ bộ vi xử lý siêu âm công nghiệp cung cấp biên độ rất cao. Khuếch đại lên đến 200 μm có thể dễ dàng chạy trong 24/7 hoạt động. Đối với biên độ cao hơn thậm chí, tùy chỉnh siêu âm sonotrodes có sẵn.
Đối với sonication của chất lỏng rất cao và nhiệt độ tan chảy, Hielscher cung cấp sonotrodes khác nhau và kiện tùy chỉnh để đảm bảo kết quả xử lý tối ưu.
Bảng dưới đây cho bạn một dấu hiệu về khả năng xử lý gần đúng của máy siêu âm:

batch Khối lượng Tốc độ dòng Thiết bị khuyến nghị
10 đến 2000mL 20 đến 400mL / phút UP200Ht, UP400St
0.1 đến 20L 00,2 đến 4L / phút UIP2000hdT
10 đến 100L 2 đến 10L / phút UIP4000
N.A. 10 đến 100L / phút UIP16000
N.A. lớn hơn Cụm UIP16000

Liên hệ chúng tôi! / Hỏi chúng tôi!

Yêu cầu thêm thông tin

Vui lòng sử dụng mẫu dưới đây, nếu bạn muốn yêu cầu thêm thông tin về đồng nhất bằng siêu âm. Chúng tôi sẽ vui lòng cung cấp cho bạn một hệ thống siêu âm đáp ứng yêu cầu của bạn.










Văn học / Tài liệu tham khảo

  • Eskin, Georgy I.; Eskin, Dmitry G. (2014): điều trị bằng siêu âm của hợp kim nhẹ tan chảy. CRC Press, công nghệ & Kỹ thuật 2014.
  • Jia, S.; Xuân, Y.; Nastac, L.; Allison, P.G.; Vội vã, T. W: (2016): vi cấu trúc, tính chất cơ học và hành vi gãy xương của 6061 đúc hợp kim nhôm dựa trên nanocomposite đúc chế tạo bằng siêu âm xử lý. Tạp chí quốc tế nghiên cứu kim loại đúc, Vol. 29, ISS. 5: Hội nghị thường niên TMS 2015 và triển lãm 2016. 286-289.
  • Ruirun, C. et al. (2017): tác động của siêu âm rung trên vi cấu trúc và tính chất cơ học của hợp kim cao TiAl. Sci. Rep 7, 2017.
  • Skorb, E.V.; Andreeva, D.V. (2013): siêu âm lấy cảm hứng sinh học hỗ trợ xây dựng bọt biển tổng hợp. J. mater. Chem. A, 2013, 1. 7547-7557.
  • Tzanakis, I.; Xu, W.W.; Eskin, D.G.; Lee, P.D.; Kotsovinos, N. (2015): tại các quan sát và phân tích các hiệu ứng siêu âm mao mạch trong nhôm nóng chảy. Siêu âm Sonochemistry 27, 2015. 72-80.
  • Ngô, W. W:; Tzanakis, I.; Srirangam, P.; Mirihanage, W.U.; Eskin, D.G.; Bodey, A.J.; Lee, P.D. (2015): Synchrotron định lượng của siêu âm cavitation và Bubble Dynamics trong Al-10Cu tan.


Sự kiện đáng biết

Điện siêu âm và cavitation

Khi sóng siêu âm cường độ cao được kết hợp thành chất lỏng hoặc slurries, hiện tượng Cavitation Xảy ra.
Công suất cao, siêu âm tần số thấp gây ra sự hình thành các bong bóng cavitation trong chất lỏng và slurries một cách kiểm soát. Sóng siêu âm mãnh liệt tạo ra các chu kỳ áp suất thấp/áp suất cao xen kẽ trong chất lỏng. Những thay đổi nhanh chóng của áp lực tạo ra khoảng trống, cái gọi là bong bóng cavitation. Ultrasonically gây ra cavitation bong bóng có thể được coi là microlò phản ứng hóa học cung cấp nhiệt độ cao và áp suất ở quy mô vi, nơi sự hình thành của các loài hoạt động như các gốc tự do từ các phân tử hòa tan xuất hiện. Trong bối cảnh hóa học vật chất, siêu âm cavitation có tiềm năng duy nhất của địa phương xúc tác nhiệt độ cao (lên đến 5000 K) và áp lực cao (500atm) phản ứng, trong khi hệ thống vẫn vĩ mô gần nhiệt độ phòng và môi trường xung quanh Áp lực. (CF. Skorb, Andreeva 2013)
Phương pháp điều trị bằng siêu âm (UST) chủ yếu dựa trên hiệu ứng cavitational. Đối với luyện kim, UST là một kỹ thuật rất thuận lợi để cải thiện việc đúc kim loại và hợp kim.