- Ultraljudsavgasning av smälta metaller upp till 2 300 °C och smält glas
- Måndag - Fredag: 09:00 - 19:00
- Sialon Ceramics Sweden AB, Lila Kungsgatan 2, SE-411 08 Göteborg, Sverige.
Artikel om in-sump behandling som resulterar i billets och plattor utan mikrosegregation.
Av Nico van Dongen MBA
Ultraljud förfining av korn:
Direkt kylgjutning är den vanligaste halvkonfessuella metoden som används för att tillverka rektangulära eller cylindriska göt av icke-järnmetaller, särskilt aluminium, koppar, magnesiummetaller och legeringar. Processen använder en vattenkyld form med öppen botten. Smält metall hälls i formen, där det yttre skiktet stelnar och tar formen av formen samtidigt som den smälta metallen bibehålls i mitten. När göten kommer ut ur formen sprutas vatten direkt på götytan och slutför stelningsprocessen.
Segregation i centrum
I DC-gjutning är centerindeparation (makrosegregering) ett kritiskt problem. I denna region kan betydande skillnader från nominell legeringssammansättning uppstå, vilket leder till betydande variationer i mekaniska egenskaper. Olika mekanismer är inblandade. Dessa inkluderar konvektion, krympning inducerat flöde, kornsedimentering och ackumulering av fasta kristaller. Det övergripande makrosegregeringsmönstret är beroende av de relativa bidragen från dessa mekanismer.
Fram till nyligen undersöktes inte effekten av ultraljud smältbehandling på centrerad segregering fullt ut. I allmänhet hjälper ultraljud kavitation och akustisk streaming i omfördelningen av de olika elementen som är involverade i centrumlinje segregering och säkert försvaga det men utan att nödvändigtvis eliminera det.
Ett betydande problem med konventionella ultraljud behandlingar med hjälp av fast frekvens teknik är bildandet av stående vågor som tros förhindra eliminering av mittlinjen segregering. För att övervinna detta har vi nyligen utvecklat multipla frekvens ultraljud behandling. Detta eliminerar stående vågor och kan eliminera mittlinjesegregering i industriell skala.
" En betydande fördel med direkt kylgjutning är att stelning sker i ett smalt lager och är relativt lätt att kontrollera på makronivå. Det finns dock betydande problem att övervinna, särskilt när det gäller mikrosegregering och spannmålsstruktur. Ett tillvägagångssätt för att hantera dessa fenomen är att använda ultraljud behandling under stelning. Processen innebär införandet av en eller flera sonotrodes i smältan, och ultraljud energi ger betydande fördelar för avgasning, mikrosegregering minskning och kornstruktur förfining"
Nico van Dongen, projektledare ultraljud avgasning, mikrolegering och spannmål förfining.
Ultraljud avgasning i smält aluminium.
Gasporositet är en kritisk defekt i aluminiumgjutgods. Porositet försämrar mekaniska egenskaper, inklusive utmattningsbeständighet. Det uppstår när gaskoncentrationen överstiger dess löslighet i metallen. I aluminium är huvudgasen väte. Detta bildas av en kemisk reaktion mellan den flytande metallen och atmosfärisk vattenånga som producerar aluminiumoxid och vätgas. Väte är mer lösligt i vätskan än det är i det fasta, så det fälls ut från vätskan under stelning vilket skapar porositet. För att uppnå en högkvalitativ gjutning måste upplöst väte avlägsnas från den smälta metallen innan den stelnar.
Medan olika metoder för att uppnå detta finns tillgängliga, ultraljud avgasning i smält aluminium har många fördelar, inklusive dess relativt låga kostnad och minimal miljöpåverkan. Processen innebär att införa ultraljudsvågor i smältan. Främst, när ultraljud vågen sprider sig genom smältan, kavitation bubblor genereras. Upplöst gas sprids sedan in i dessa bubblor som stiger upp till ytan och flyr ut i miljön.
Ultraljud kornförfining
Helst föredras en icke-dendritisk finkornig struktur där kornen är ekvivalerade (med lika dimensioner i alla riktningar). En sådan struktur minskar krympning och varm rivning samtidigt som den ger en jämnare fördelning av sekundära faser och mikroporositet. Det övergripande resultatet är förbättrade mekaniska egenskaper.
Många metoder för spannmålsförfining används, med deras gemensamma mål att öka antalet atomkärnor genom heterogen nukleation.
Ultraljud korn förfining i smält aluminium, vilket innebär att införa akustiska vågor med en frekvens högre än 17 kHz i smältan, inducerar komprimering och expansion vågor som kan bilda håligheter; ett fenomen som kallas kavitation. När hålrummen kollapsar uppstår intensiv uppvärmning, vilket resulterar i lokaliserade högtryckszoner. Effekterna av kavitation inkluderar heterogen nukleation, kavitation-assisterad fragmentering och korn multiplikation, transport av dendriter och intensiv blandning.
Effekten av ultraljud energi på korn förfining är kritiskt beroende av frekvensen och amplituden av den applicerade ultraljud energi.