1,800℃までの溶融金属および溶融ガラスにおける超音波脱ガス

溶融アルミニウム中の超音波脱ガス

軽合金金属溶湯の超音波脱ガス処理は、鋳造品の特性、特に微細構造と機械的特性を大幅に改善することができる。近年、独自の超音波技術を用いたこの技術の新たな改良により、工業用連続鋳造に大きな利点がもたらされ、アルゴン脱ガス処理に代わる方法、標準的なマスターアロイ添加剤の置き換え、微細構造の大幅な改善などが可能になった。 

溶融アルミニウムの超音波結晶粒微細化

アルミニウム合金、マグネシウム、亜鉛、銅などの組織と結晶粒の微細化を促進するために様々な技術が利用可能であり、例えば結晶粒径と鋳造温度との間には強い相関関係がある。このプロセスには、超音波キャビテーションプロセスを含む2つのメカニズムが寄与している。

超音波キャビテーションプロセスの高圧サイクルでは、気泡の崩壊により局所的に高温高圧が発生する。温度は1000Kを超え、圧力は400MPaを超えることもあり、急速な冷却速度も発生する。この超音波キャビテーションプロセスの効果は2つあります。多くの核生成サイトが形成され、より微細な結晶粒径が得られること、および発生するエネルギーが、そうでなければ形成される樹枝状構造を破壊することです。

溶融アルミニウムのような軽金属における超音波マイクロアロイ処理

20kHzのキャビテーション周波数を用いた、アルミニウム溶湯のような軽合金溶湯の新しい超音波溶融処理は、最終製品の微細構造を根本的に 改善することができます。しかし、微細合金化と組み合わせると、その結果はさらに劇的なものとなる。現在進行中の超音波マイクロ合金化プロジェクトでは、すでに鋼鉄よりも強いアルミニウムのマイクロ合金を作ることができました。

我々の研究は、超音波アシストによるマイクロアロイングが、次世代の自動車用合金の開発に新たな道を開くことを示している。

超音波溶融ガラスプロセス エネルギー節約 最大20%！

気泡の大きさ、精製温度、精製時間には強い相関関係がある。簡単に表現すると、気泡径が大きい方が気泡径が小さいよりも早く上昇し、精製温度が高いほど溶融ガラスの粘度が低下し、粘度が低いほど気泡の上昇速度が速くなります。従って、精製プロセスの効率を向上させるためには、気泡径を大きくするか、溶融ガラスの粘度を下げる必要がある。後述するように、超音波精製では、溶融ガラスの温度を上げることなく、気泡径を大きくし、効率的に気泡を除去することができる。