Ултразвучна обрада растопљених метала

Ултразвучна обрада растопљених метала

Снажни ултразвучни третман растопљених метала укључује примену ултразвучних вибрација на растоп током или пре очвршћавања да би се контролисала његова микроструктура и својства. У поређењу са традиционалним техникама модификације инокулације, ова метода контролише и рафинира очврснуту микроструктуру. Избегава загађење животне средине и материјала, што га чини ефикасним методом за добијање одливака са одличном микроструктуром и својствима, и кључним приступом за откључавање потенцијала високотехнолошких материјала.

Ултразвучна кавитација доводи до уједначеног влажења неметалних нечистоћа у топљењу. Ове нечистоће постају места нуклеације, почетна тачка очвршћавања. Пошто се ова места нуклеације јављају пре фронта очвршћавања, дендритски раст се не покреће. Дендритски прелом: топљење дендрита обично почиње у корену због локализованог пораста температуре и сегрегације. Ултразвучни третман (УСТ) генерише интензивну конвекцију (пренос топлоте путем кретања масе) и ударне таласе у топљењу, узрокујући ломљење дендритске структуре. Због локализованих промена температуре и састава, конвекција може да подстакне ломљење дендрита и концентрацију раствора. Кавитациони ударни таласи олакшавају пуцање растопљеног корена.

Дегазација је још једна важна функција ултразвука за течне и получврсте метале и легуре. Ултразвучно отпуштање гаса смањује порозност метала, што резултира већом густином материјала у финалном производу метала/легуре. Ултразвучно дегазирање метала побољшава крајњу затезну чврстоћу и дуктилност материјала. У погледу ефикасности и ефикасности обраде, индустријски ултразвучни системи снаге надмашују друге комерцијалне методе дегазације. Штавише, процес пуњења калупа је побољшан због релативно ниског вискозитета растопа.

Принцип: Ултразвучни систем за обраду талине метала састоји се од два дела: ултразвучне вибрационе компоненте и ултразвучног генератора. Ултразвучна вибрирајућа компонента генерише ултразвучне вибрације—углавном укључујући ултразвучни претварач, ултразвучни амплитудски трансформатор и главу алата—и преноси ову енергију вибрација у растопљени метал.

Претварач претвара улазну електричну енергију у механичку енергију, односно ултразвучне таласе. Ово се манифестује тако што претварач прави уздужно повратно кретање, са амплитудом обично у распону од неколико микрометара. Таква амплитудна густина снаге је недовољна и не може се директно користити. Ултразвучни амплитудни трансформатор појачава ултразвучну амплитуду према захтевима дизајна, изолује растопљени метал од преноса топлоте, а такође служи за фиксирање целог система ултразвучних вибрација. Ултразвучна глава алата је повезана са амплитудним трансформатором, који преноси ултразвучну енергетску вибрацију на главу алата, која затим емитује ултразвучну енергију у растопљени метал.

Током процеса хлађења или вибрационог пресовања, растопљени метал прима ултразвучне таласе, изазивајући значајне промене у његовој структури кристалног зрна, чиме се побољшавају различита физичка својства метала.

Функције: Рафинише зрна метала, хомогенизује састав растопљеног метала и легуре, значајно побољшава чврстоћу и отпорност на замор материјала за ливење и побољшава укупне перформансе материјала.

Карактеристике: Ултразвучни систем за обраду растопљеног метала не мења постојећу производну опрему и процесе и једноставан је за инсталацију и рад. Ултразвучни систем за обраду растопљеног метала може се користити за ултразвучну обраду метала, ултразвучно пречишћавање зрна, ултразвучно очвршћавање метала, ултразвучно континуирано ливење итд.

Примене: Примењује се на поља ливења са континуалним хлађењем као што су ливење гравитацијом и ливење лаких метала под ниским притиском—нпр. ливење плоча од легура алуминијума и легуре магнезијума, ливење у калупе, итд.