Obróbka ultradźwiękowa stopionych metali

Obróbka ultradźwiękowa stopionych metali

Moc ultradźwiękowa obróbka stopionych metali polega na zastosowaniu wibracji ultradźwiękowych do stopu podczas lub przed krzepnięciem w celu kontrolowania jego mikrostruktury i właściwości. W porównaniu z tradycyjnymi technikami modyfikacji inokulacji, metoda ta kontroluje i udoskonala zestaloną mikrostrukturę. Pozwala uniknąć skażenia środowiska i materiału, dzięki czemu jest skuteczną metodą otrzymywania odlewów o doskonałej mikrostrukturze i właściwościach oraz kluczowym podejściem do uwolnienia potencjału materiałów high-tech.

Kawitacja ultradźwiękowa prowadzi do równomiernego zwilżania zanieczyszczeń niemetalicznych w stopie. Zanieczyszczenia te stają się miejscami zarodkowania, punktem wyjścia krzepnięcia. Ponieważ te miejsca zarodkowania występują przed frontem krzepnięcia, wzrost dendrytów nie jest wyzwalany. Pęknięcie dendrytyczne: Topienie dendrytów zwykle rozpoczyna się u nasady z powodu lokalnego wzrostu temperatury i segregacji. Obróbka ultradźwiękowa (UST) generuje intensywną konwekcję (przenoszenie ciepła poprzez ruch masy) i fale uderzeniowe w stopie, powodując pękanie struktury dendrytycznej. Ze względu na lokalne zmiany temperatury i składu, konwekcja może sprzyjać pękaniu dendrytów i stężeniu substancji rozpuszczonej. Fale uderzeniowe kawitacyjne ułatwiają pękanie stopionych korzeni.

Odgazowanie to kolejna ważna funkcja ultradźwięków mocy dla ciekłych i półstałych metali i stopów. Odgazowanie ultradźwiękowe zmniejsza porowatość metali, co skutkuje wyższą gęstością materiału w końcowym produkcie z metalu/stopu. Odgazowanie ultradźwiękowe metali poprawia ostateczną wytrzymałość na rozciąganie i plastyczność materiału. Pod względem skuteczności i wydajności przetwarzania przemysłowe systemy ultradźwiękowe mocy przewyższają inne komercyjne metody odgazowywania. Ponadto proces napełniania formy jest usprawniony ze względu na stosunkowo niską lepkość stopu.

Zasada: Ultradźwiękowy system przetwarzania stopionego metalu składa się z dwóch części: ultradźwiękowego elementu wibracyjnego i generatora ultradźwiękowego. Ultradźwiękowy element wibracyjny generuje wibracje ultradźwiękowe – głównie obejmujące przetwornik ultradźwiękowy, ultradźwiękowy transformator amplitudy i głowicę narzędzia – i przekazuje tę energię wibracyjną do stopionego metalu.

Przetwornik przetwarza wejściową energię elektryczną na energię mechaniczną, czyli fale ultradźwiękowe. Objawia się to tym, że przetwornik wykonuje wzdłużny ruch posuwisto-zwrotny, o amplitudzie typowo rzędu kilku mikrometrów. Taka amplitudowa gęstość mocy jest niewystarczająca i nie można jej bezpośrednio wykorzystać. Ultradźwiękowy transformator amplitudy wzmacnia amplitudę ultradźwiękową zgodnie z wymaganiami projektowymi, izoluje stopiony metal od przenoszenia ciepła, a także służy do mocowania całego systemu wibracji ultradźwiękowych. Głowica narzędzia ultradźwiękowego jest podłączona do transformatora amplitudy, który przenosi wibracje energii ultradźwiękowej do głowicy narzędzia, która następnie emituje energię ultradźwiękową do stopionego metalu.

Podczas procesu chłodzenia lub prasowania wibracyjnego roztopiony metal odbiera fale ultradźwiękowe, powodując znaczne zmiany w strukturze jego ziaren krystalicznych, poprawiając tym samym różne właściwości fizyczne metalu.

Funkcje: Rozdrobnienie ziaren metali, ujednolicenie składu stopionego metalu i stopów, znacznie poprawia wytrzymałość i odporność zmęczeniową materiałów odlewniczych oraz poprawia ogólną wydajność materiałów.

Cechy: Ultradźwiękowy system obróbki stopionego metalu nie zmienia istniejących urządzeń i procesów produkcyjnych oraz jest łatwy w instalacji i obsłudze. Ultradźwiękowy system obróbki stopionego metalu może być stosowany do ultradźwiękowej obróbki metali, ultradźwiękowego rozdrobnienia ziarna, ultradźwiękowego krzepnięcia metalu, ultradźwiękowego odlewania ciągłego itp.

Zastosowania: Stosowany w dziedzinach odlewania z ciągłym chłodzeniem, takich jak odlewanie grawitacyjne i odlewanie niskociśnieniowe metali lekkich, np. odlewanie płytowe ze stopów aluminium i stopów magnezu, odlewanie w formach itp.