Шта је ултразвучни третман растопљеног алуминијума?

Шта је ултразвучни третман растопљеног алуминијума?

Ултразвучни третман растопљеног алуминијума, једноставно речено, укључује увођење ултразвучних таласа велике снаге у растопљени алуминијум током процеса топљења и ливења алуминијума и легура алуминијума. Настали физички ефекти значајно побољшавају металуршки квалитет и коначна својства алуминијумског материјала.

Ова технологија може постићи више ефеката истовремено и доказано је да је веома ефикасан и чист метод третмана топљења.

Основни принципи: Срж ултразвучног третмана лежи у два кључна физичка ефекта који суштински мењају микроструктуру очврслог алуминијума:

Ефекат акустичне кавитације: Ово је најважнији механизам. Ултразвучни таласи велике снаге шире се у растопљеном алуминијуму, стварајући безброј сићушних језгара мехурића. Ова језгра расту насилно, осцилирају, па чак и тренутно колабирају под наизменичним позитивним и негативним притиском звучних таласа. Овај процес уклања водоник из растопљеног алуминијума (мехурићи носе водоник из растопљеног алуминијума и омогућавају му да исплива на површину), док снажни ударни таласи разбијају растуће дендрите, повећавајући места нуклеације и значајно рафинишући величину зрна.

Ефекат акустичног протока: Ширење ултразвучних таласа ствара макроскопско мешање и проток унутар растопљеног алуминијума. Ово мешање може хомогенизовати састав легуре, спречити сегрегацију и учинити дистрибуцију температуре и састава уједначенијим. Истовремено, помаже да се неметалне инклузије (као што су оксиди) гурају на површину растопа ради лакшег уклањања.

функционална класификација	Специфичне функције	Опис и ефекти
1. Рафинирање зрна	Значајно оплеменити зрна	Ово је једна од најважнијих функција. Ударни таласи изазвани кавитацијом и повећане тачке нуклеације могу ефикасно да рафинишу зрна, смањујући величину зрна са 200-500 микрометара на 20-50 микрометара, са стопом пречишћавања од преко 60%.
2. Декарбонизација (дегасирање)	Ефикасно уклањање водоника	Водоник у алуминијумској течности је главни узрок пора и порозности. Ултразвучни третман може ефикасно уклонити водоник, смањити стопу порозности и повећати густину одливака.
3. Уклањање прашине (пречишћавање)	Уклоните оксидне инклузије	Ефекат акустичног протока може довести мале инклузије на површину растопљеног метала да формирају слој шљаке, чиме се пречишћава алуминијумска течност. Комбиновани процес третмана може повећати чистоћу талине алуминијума на испод 0,1 мЛ/100 г Ал.
4. Хомогенизација компоненти	Смањите сегрегацију и побољшајте униформност	Ефекат мешања убрзава дифузију атома растворених материја, смањује сегрегацију компоненти и побољшава униформност структуре.
5. Смањите шупљине које се скупљају	Спречити макроскопску и микроскопску порозност	Интеграцијом ефеката пречишћавања, дегазације и секундарног очвршћавања, може значајно смањити порозне недостатке у инготу и побољшати густину.
6. Побољшајте другу фазу	Прочистите и равномерно распоредите другу фазу	Учините другу фазу (мрежасту или блоковску) у легури фином, диспергованом и равномерно распоређеном, чиме се побољшавају механичка својства.
7. Побољшати механичка својства	Повећајте снагу и пластичност	Фино зрнатост и смањење дефекта директно побољшавају механичка својства. Након третмана, затезна чврстоћа се може повећати за 15% до 30%, а издужење се може повећати до 28%.
8. Побољшати својства ливења	Повећајте ликвидност и способност контракције	Обрађена алуминијумска течност има бољу течност, што јој омогућава да ефикасније попуњава сложене шупљине; његов секундарни капацитет изливања је такође побољшан, што помаже у смањењу дефеката као што су шупљине скупљања и порозност.
9. зеленило и заштита животне средине	Смањите хемијске адитиве	Може да замени или смањи употребу традиционалних хемијских агенаса за рафинацију (као што је Ал-Ти-Б), смањи количину шљаке и емисије токсичних гасова и представља чисту производну технологију.

Основне предности и побољшања перформанси

Значајно побољшање у свеобухватним перформансама: Стопа пречишћавања зрна може премашити 60% - 46%, а затезна чврстоћа је значајно повећана за -8. Ултразвучни третман је такође метода физичке обраде која не уноси нове нечистоће и може побољшати процес обраде шљаке, чинећи га еколошки прихватљивом технологијом обраде алуминијума.

Поређење са традиционалним методама: У поређењу са традиционалним хемијским агенсима за рафинацију (као што је Ал-Ти-Б), ултразвучни третман је еколошки прихватљивији; у поређењу са традиционалним методама дегазације као што је ротационо дување, ултразвучни комбиновани третман може постићи већу чистоћу.

Параметри опреме и утицај процеса (кључни фактори)

Ефекат ултразвучног третмана није константан, али на њега значајно утичу следећи параметри опреме и процесни услови. Треба га оптимизовати према специфичним захтевима.

Параметар	утицај	参考范围
Повер	Одредите тачност и дубину обраде	功Снага се креће од 200В до преко 2500В. На пример, за легуру алуминијума 7050, ефекат пречишћавања је бољи на 200В, а ефикасност отплињавања је већа на 240В.
Фрефуенци	Утиче на интензитет ефекта кавитације	Генерално, најбољи резултати се постижу унутар нискофреквентног опсега од 17-22 кХз, посебно за ултразвучне таласе ниске фреквенције и високог интензитета у опсегу 15-20 кХз.
Време процеса	Постоји оптимална вредност.	Прекратко време неће постићи добре резултате, док предуго може довести до грубости зрна или поврата порозности. На пример, легура 7050 најбоље функционише када се третира 90 секунди.
Температура топљења	Утиче на вискозитет растопа, растворљивост водоника и интензитет кавитације	Постоји оптималан температурни опсег, а одговарајућа температура медија је погодна за побољшање ефекта обраде.
Запремина топљења	Снага мора бити усклађена са запремином растопа.	За растопљене материјале великих размера може бити потребно више сонди или већа снага, или се чак може користити бесконтактна ултразвучна технологија да би се обезбедио исход обраде.
Величина / облик рога	Утиче на дистрибуцију ултразвучног поља	Алати са мањим крајњим површинама (као што је Φ10мм) имају бољи ефекат префињености.

Типични сценарији примене:

Лабораторијско истраживање: Спроведено у циљу проучавања механизма ултразвучног деловања и развоја нове врсте легуре алуминијума.

Индустријско континуирано ливење на мрежи (ДЦ ливење): Инсталирајте ултразвучну опрему на линијама за континуално ливење, као што су ливење на врући врх и ливење помоћу ваздушног клизања за обраду растопљеног алуминијума у ​​реалном времену како бисте добили висококвалитетне инготе.

Посебна технологија ливења: У областима получврстог обликовања и припреме композитних материјала на бази алуминијума, ултразвучни таласи могу ефикасно дисперговати честице ојачања и побољшати получврсту структуру.

Резиме

Све у свему, третман ултразвучног алуминијумског раствора је моћна и високо ефикасна мултифункционална технологија обраде талине. Кроз два основна физичка ефекта акустичне кавитације и акустичног протока, он интегрише рафинацију зрна, пречишћавање дегазације и хомогенизацију компоненти, значајно побољшавајући механичка својства и металуршки квалитет алуминијумских материјала. Као технологија са високим перформансама и еколошким карактеристикама, она постаје један од важних техничких путева за индустрију прераде алуминијума да постигне индустријску надоградњу. Нарочито у областима аутомобилске лаке тежине, ваздухопловства и врхунске потрошачке електронике, има широке изгледе за примену.