Tratarea cu ultrasunete a metalelor topite

Tratarea cu ultrasunete a metalelor topite

Tratamentul cu ultrasunete puternic al metalelor topite implică aplicarea vibrațiilor ultrasonice topiturii în timpul sau înainte de solidificare pentru a controla microstructura și proprietățile acesteia. În comparație cu tehnicile tradiționale de modificare a inoculării, această metodă controlează și rafinează microstructura solidificată. Evită contaminarea mediului și a materialelor, făcându-l o metodă eficientă pentru obținerea de piese turnate cu microstructură și proprietăți excelente și o abordare cheie pentru deblocarea potențialului materialelor de înaltă tehnologie.

Cavitația cu ultrasunete duce la umezirea uniformă a impurităților nemetalice din topitură. Aceste impurități devin locuri de nucleare, punctul de plecare al solidificării. Deoarece aceste locuri de nucleare apar înaintea frontului de solidificare, creșterea dendritică nu este declanșată. Fractură dendritică: topirea dendritică începe de obicei la rădăcină datorită creșterii și segregării localizate a temperaturii. Tratamentul cu ultrasunete (UST) generează convecție intensă (transfer de căldură prin mișcarea masei) și unde de șoc în topitură, provocând fracturarea structurii dendritice. Datorită modificărilor localizate de temperatură și compoziție, convecția poate promova ruperea dendritei și concentrația de dizolvat. Undele de șoc de cavitație facilitează crăparea rădăcinilor topite.

Degazarea este o altă funcție importantă a ultrasunetelor de putere pentru metale și aliaje lichide și semisolide. Degazarea cu ultrasunete reduce porozitatea metalelor, rezultând o densitate mai mare a materialului în produsul final metal/aliaj. Degazarea cu ultrasunete a metalelor îmbunătățește rezistența maximă la tracțiune și ductilitatea materialului. În ceea ce privește eficacitatea și eficiența prelucrării, sistemele industriale cu ultrasunete de putere depășesc alte metode comerciale de degazare. În plus, procesul de umplere a matriței este îmbunătățit datorită vâscozității relativ scăzute a topiturii.

Principiu: Sistemul ultrasonic de prelucrare a topiturii metalelor constă din două părți: o componentă vibratoare cu ultrasunete și un generator de ultrasunete. Componenta vibratoare cu ultrasunete generează vibrații ultrasonice - incluzând în principal un traductor ultrasonic, un transformator de amplitudine ultrasonică și un cap de sculă - și transmite această energie vibrațională în metalul topit.

Traductorul transformă energia electrică de intrare în energie mecanică, adică unde ultrasonice. Acest lucru se manifestă prin transductorul care efectuează o mișcare alternativă longitudinală, cu o amplitudine de obicei în intervalul de câțiva micrometri. O astfel de densitate de putere de amplitudine este insuficientă și nu poate fi utilizată direct. Transformatorul de amplitudine ultrasonică amplifică amplitudinea ultrasonică conform cerințelor de proiectare, izolează metalul topit de transferul de căldură și servește, de asemenea, la fixarea întregului sistem de vibrații ultrasonice. Capul sculei cu ultrasunete este conectat la transformatorul de amplitudine, care transmite vibrația de energie ultrasonică capului sculei, care apoi emite energia ultrasonică în metalul topit.

În timpul procesului de răcire sau de presare prin vibrații, metalul topit primește unde ultrasonice, provocând modificări semnificative în structura sa cristalină a granulelor, îmbunătățind astfel diferitele proprietăți fizice ale metalului.

Funcții: Rafinează granulele de metal, omogenizează metalul topit și compoziția aliajului, îmbunătățește semnificativ rezistența și rezistența la oboseală a materialelor de turnare și îmbunătățește performanța generală a materialelor.

Caracteristici: Sistemul de tratare cu ultrasunete a metalului topit nu modifică echipamentele și procesele de producție existente și este ușor de instalat și operat. Sistemul de tratare cu ultrasunete a metalelor topit poate fi utilizat pentru tratarea cu ultrasunete a metalelor, rafinarea cu ultrasunete a cerealelor, solidificarea metalelor cu ultrasunete, turnarea continuă cu ultrasunete etc.

Aplicații: Se aplică în câmpurile de turnare cu răcire continuă, cum ar fi turnarea gravitațională și turnarea la joasă presiune a metalelor ușoare - de exemplu, turnarea plăcilor din aliaj de aluminiu și aliaj de magneziu, turnarea matriței etc.