Siêu âm tinh chế kim loại nóng 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.
  • Ultrasonication thúc đẩy sự hóa rắn không đuôi gai trong 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 hóa rắn kim loại nóng chảy

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: Sự xâm thực âm thanh và lực cắt mạnh của nó làm tăng các vị trí tạo mầm và số lượng hạt nhân trong quá trình tan chảy. Xử lý siêu âm tan chảy dẫn đến sự tạo mầm không đồng nhất và sự phân mảnh của đuôi gai, do đó sản phẩm cuối cùng cho thấy sự tinh chế hạt cao hơn 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.

Ultrasonication cường độ cao cải thiện cấu trúc hạt trong kim loại nóng chảy và do đó hỗ trợ để đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng cho đúc chết.

Cấu trúc vĩ mô của hợp kim Ti sau khi xử lý siêu âm. Ultrasonication kết quả trong một cấu trúc hạt tinh chế đáng kể.

Yêu cầu thông tin




Lưu ý của chúng tôi Chính sách bảo mật.


Siêu âm nano cấu trúc kim loại và zeolites là một kỹ thuật hiệu quả cao để sản xuất chất xúc tác hiệu suất cao.

Tiến sĩ Andreeva-Bäumler, Đại học Bayreuth, đang làm việc với ultrasonicator UIP1000hdT về cấu trúc nano của kim loại.

Hiệu ứng siêu âm trên hợp kim Độ cứng Vicker: Ultrasonication cải thiện độ cứng vi mô Vickers trong kim loại

Hiệu ứng siêu âm trên hợp kim Độ cứng Vicker: Ultrasonication cải thiện độ cứng vi mô Vickers trong kim loại
(nghiên cứu và đồ họa: ©Ruirun et al., 2017)

 
Phân mảnh dendrite: Sự tan chảy của đuôi gai thường bắt đầu từ gốc do sự gia tăng nhiệt độ cục bộ và sự phân tách. Sonication tạo ra sự đối lưu mạnh (truyền nhiệt bằng chuyển động khối lượng của chất lỏng) và sóng xung kích trong quá trình tan chảy, do đó các đuôi gai bị phân mảnh. Đối lưu có thể thúc đẩy sự phân mảnh đuôi gai do nhiệt độ cục bộ khắc nghiệt cũng như sự thay đổi thành phần và thúc đẩy sự khuếch tán của chất tan. Các sóng xung kích xâm thực hỗ trợ sự phá vỡ của những rễ tan 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.
 

Ultrasonication cải thiện cường độ nén của kim loại nóng chảy và do đó chất lượng kim loại đáng kể.

Tính chất nén của Ti44Al6Nb1Cr2V dưới thời gian sonication khác nhau. Sonication cải thiện cường độ nén đáng kể.
(nghiên cứu và đồ họa: ©Ruirun et al., 2017)

Sonotrode gốm BS4D22L3C là một sonotrode đặc biệt thích hợp để sonicate chất lỏng nhiệt độ cao như nhôm nóng chảy (ví dụ như để trộn và khử khí). Thực hiện bởi Hielscher Ultrasonics

Sonotrode gốm BS4D22L3C là một sonotrode đặc biệt thích hợp để sonicate chất lỏng nhiệt độ cao như nhôm nóng chảy (ví dụ như để trộn và khử khí).

Hiệu ứng sonocapú trong quá trình lọc

Hiệu ứng mao dẫn siêu âm trong kim loại lỏng là hiệu ứng thúc đẩy để loại bỏ các vùi oxit trong quá trình lọc siêu âm hỗ trợ nóng 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.

Siêu âm gia cố hợp kim kim loại

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

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 khắt khe. Hielscher Ultrasonics cung cấp thiết bị siêu âm cấp công nghiệp để cài đặt trong các ứng dụng nặng và môi trường thô bạo. Tất cả các ultrasonicators của chúng tôi được xây dựng cho hoạt động 24/7. Hệ thống siêu âm công suất cao 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 – đòi hỏi khả năng sonication cường độ cao. Bộ vi xử lý siêu âm công nghiệp Hielscher Ultrasonics cung cấp biên độ rất cao. Biên độ lên đến 200μm có thể dễ dàng chạy liên tục trong hoạt động 24/7. Đối với biên độ cao hơn, sonotrodes siêu âm tùy chỉnh 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): 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.

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 siêu âm chủ yếu dựa trên hiệu ứng cavitational. Đối với luyện kim, sonication là một kỹ thuật rất thuận lợi để cải thiện việc đúc kim loại và hợp kim.
Bên cạnh việc xử lý kim loại nóng chảy, sonication cũng được sử dụng để tạo ra các cấu trúc nano giống như bọt biển và các mẫu nano trên bề mặt kim loại rắn như titan và hợp kim. Những bộ phận titan và hợp kim có cấu trúc nano siêu âm này cho thấy khả năng lớn như cấy ghép với sự tăng sinh tế bào xương tăng cường. Đọc thêm về cấu trúc nano siêu âm của cấy ghép titan!

Chúng tôi sẽ rất vui khi thảo luận về quá trình của bạn.

Hãy liên hệ.