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Ultraschall-Entgasung von geschmolzenem Aluminium

Zink, Magnesium, Kupfer, Messing, Bronze und Eisenlegierungen bis zu 1.800° Celsius

Was ist Kavitation?

DieUltraschallbehandlung von Metallschmelzen kann die Eigenschaften von Gussteilen erheblich verbessern, insbesondere deren Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften. In jüngster Zeit bieten neue Verfeinerungen der Technik unter Verwendung proprietärer Ultraschalltechnologie erhebliche Vorteile für den industriellen Strangguss. Sie bieten eine Alternative zur Argon-Entgasung, den Ersatz von Standard-Vorlegierungszusätzen und erhebliche Verbesserungen der Mikrostruktur.

Hier werden wir uns die Mechanismen ansehen, die den Ultraschall-Flüssigmetall-Wechselwirkungen zugrunde liegen, insbesondere wie sie sich auf die Ultraschall-Entgasung und die Kornfeinung auswirken. Abschließend werden wir einen kurzen Blick auf unsere Ultraschalltechnologie werfen, wie sie beim industriellen Stranggießen angewendet wird. 

Angewandt auf Flüssigkeiten, einschließlich Wasser und flüssige Metalle, kann Ultraschallenergie Kavitation hervorrufen: die Bildung von Mikrobläschen aus Dampf, die durch schnelle Energieänderungen verursacht werden. Solche Blasen oder Hohlräume entstehen, wenn der Druck unter den Sättigungsdampfdruck der flüssigen Phase gesenkt wird. Sie kollabieren oder implodieren dann schnell unter hohem Druck, wobei eine Schockwelle entsteht und erhebliche Energie abgeleitet wird.

Die Kavitation wird verstärkt, wenn keimbildende Zentren vorhanden sind; typischerweise sind dies Mikrobläschen und Verunreinigungen.

Beim Gießen von Aluminium und seinen Legierungen kann das Vorhandensein von Wasserstoff, normalerweise in seiner atomaren Form, zu Porositätsproblemen im Endprodukt führen. Um dies zu vermeiden, wird oft ein Entgasungsprozess eingesetzt. Bei einem Ansatz wird ein Inertgas wie Argon in die Schmelze injiziert, wodurch sich Blasen bilden, in die Wasserstoff diffundiert und molekularen Wasserstoff bildet.

Ultraschall-Entgasung von geschmolzenem Aluminium Ultraschall-Entgasung

Einige Ergebnisse:

    • Verbesserte Metallhomogenisierung, Kornfeinung und Vermischung von neuen Legierungen.
    • Hervorragende Ergebnisse bei der Ultraschallentgasung (Defragmente und benetzte Einschlüsse)
    • Ausgezeichnete Ergebnisse nach dem Rütteln 'im Sumpf' einer vertikalen Wagstaff DC-Gießmaschine.
    • Ausgezeichnete Ergebnisse auf einer Bruno Presezzi Stranggussanlage.
    • Verbesserte Mikrokristallisation und Legierungseigenschaften beim Gießen.
    • Reibungsreduzierung zwischen einem Werkzeug (z. B. Gießen, Ziehen, Extrudieren, Formen).
    • Verbesserte Oberflächengüte.

Reduzierte Umweltkosten, verbesserte Effizienz

Die Gasblasen steigen an die Oberfläche und werden ausgestoßen. Ein alternativer Ansatz besteht darin, die Schmelze einem reduzierten Druck auszusetzen, aber beide Verfahren haben ökologische und wirtschaftliche Nachteile.

Bei der Ultraschallentgasung bilden die Mikrobläschen, die sich während des Niederdruckzyklus bilden, Keime für die Bildung von Wasserstoffblasen. Im Wesentlichen diffundiert der Wasserstoff zu diesen Blasen. Unterstützt durch die ultraschallinduzierte akustische Strömung und Strömung steigen die Wasserstoffblasen zur Schmelzeoberfläche auf und werden ausgetrieben.

Dieser Prozess hat viele Vorteile gegenüber den traditionellen Methoden, einschließlich reduzierter Umweltkosten und verbesserter Effizienz. Die effektive Ultraschall-Entgasung reduziert die Porosität des Gusses und erhöht sowohl die Festigkeit als auch die Duktilität.