Effekt ultraljud belyser olika fördelaktiga effekter vid behandling av smälta metaller och legeringar, såsom strukturering, avgasning och förbättrad filtrering.
Ultraljud främjar icke-dendritisk stelning av flytande och halvfasta metaller.
Ultraljudbehandling kan avsevärt främja förfining av dendriter och primära intermetalliska föreningar.
Dessutom kan ultraljud med kraft användas målmedvetet för att minska metallporositeten eller för att generera fin porstruktur.
Slutligen förbättras gjutningens kvalitet med ultraljud med hög effekt.
Ultraljud stelning
Bildandet av icke-dendritiska strukturer under stelning av metallsmältan kan påverka materialegenskaper såsom styrka, duktilitet, seghet och / eller hårdhet. Ultraljudinducerad kärnkärnbildning: akustisk kavitation och dess starka skjuvkraft ökar kärnbildningspositionen och antalet i smältprocessen. Ultraljudbehandling (UST) av smältan leder till heterogen kärnbildning och dendritfragmentering, vilket förbättrar kornförädlingen av slutprodukten avsevärt.
Ultraljudet förbättrar smältans kornstruktur
Ultraljudskavitation leder till enhetlig vätning av icke-metalliska föroreningar i smältan. Dessa föroreningar blir kärnbildningsställen, vilket är utgångspunkten för stelningen. Eftersom dessa kärnbildningspunkter produceras före stelningsfronten kommer tillväxten av dendriter inte att induceras. Dendritbrytning: smältning av dendrit börjar vanligtvis vid roten på grund av lokal temperaturökning och segregering. Stark konvektion (värmeöverföring genom massrörelse av vätska) och chockvåg produceras i smälta, vilket gör att dendritstrukturen går sönder. På grund av de extrema lokala temperatur- och sammansättningsförändringarna kan konvektion främja fragmentering av dendrit och diffusion av löst ämne. Kavitationschockvågor bidrar till frakturen hos de smälta rötterna.
Ultraljudavgasning av metalllegering
Avgasning är en annan viktig roll för ultraljud på flytande och halvfasta metaller och legeringar. Akustisk kavitation ger alternerande låg- / högtryckscykler. Under lågtryckscykeln uppstår små vakuumbubblor i vätskan eller uppslamningen. Dessa vakuumbubblor fungerar som kärnan för att bilda väte- och ångbubblor. Bubblan stiger på grund av bildandet av en större vätebubbla. Ljudflöde och flöde hjälper dessa bubblor att flyta till ytan och släppas ut från smältan, vilket tar bort gasen och minskar gaskoncentrationen i smältan.
Ultraljudavgasning minskar porositeten hos metall och uppnår därmed högre materialtäthet i de slutliga metall- / legeringsprodukterna. Ultraljudavgasningen av aluminiumlegeringen förbättrar materialets ultimata draghållfasthet och duktilitet. När det gäller effektivitet och effektivitet är det ultraljudssystem som är det bästa inom andra kommersiella avgasningsmetoder. Dessutom förbättras formens fyllningsprocess på grund av smältans låga viskositet.
Resultaten av studien om effekten av olika ultraljudbehandlingstider på ti44 al6nb1cr2v
Kapillärverkan i filtreringsprocessen
Ultraljudskapilläreffekten (UCE) i flytande metall är den drivande effekten av ultraljudsassisterad smältfiltrering för att avlägsna oxidinneslutningar. Filtrering används för att avlägsna icke-metalliska föroreningar från smältan. Under filtreringen separerar smältan oönskade inneslutningar genom olika galler, såsom glasfiber. Ju mindre maskstorlek, desto bättre filtreringseffekt.
Under allmänna förhållanden kan smältan inte passera genom tvåskiktsfilter och dess porstorlek är 04,0,4 mm. Men under ultraljudassisterad filtrering kan smältan passera genom nätet på grund av ultraljudets kapillära effekt. I detta fall behåller filterkapillären till och med 1-10 μM icke-metalliska föroreningar. På grund av legeringens förbättrade renhet undviks bildandet av väteporer i oxider och utmattningshållfastheten hos legeringen förbättras.
Eskin et al. (2014: 120ff.) Kan ultraljudsfiltrering användas med 0,6 × Ett flerskiktat glasfiberfilter med 0,6 mm nät (upp till 9 lager) används för att rena aluminiumlegeringen AA2024, aa7055 och AA7075. När ultraljudsfiltreringsprocessen är i kontrakt med tillsats av ympmedel kan spannmålsförfiningen realiseras.
Förbättring av ultraljud
Ultraljudvåg har en hög effekt på den homogena spridningen av nanopartiklar i uppslamning. Nanopartiklar (som al2o3 / sic, CNT) används som förstärkningsmaterial. Nanopartiklar tillsattes till den smälta legeringen och dispergerades med ultraljud. Resultaten visar att ljudkavitationen och fluidiseringen förbättrar partiklarnas depolymerisation och vätbarhet, vilket förbättrar draghållfastheten, sträckgränsen och töjningen.
Ultraljudassisterad statisk gjutning
Kraft ultraljud och kavitation
Kavitation uppstår när högintensiv ultraljud kopplas till vätska eller uppslamning. Ultraljud med hög effekt och låg frekvens kan styra bildandet av vakuoler i vätska och lera. Starka ultraljudsvågor producerar alternativa låg- / högtryckscykler i vätskor. Den snabba förändringen av dessa tryck skapar håligheter, kallade bubblor. Ultraljudinducerade kavitationsbubblor kan betraktas som bildandet av aktiva substanser såsom fria radikaler som produceras i molekylerna och kemiska mikroreaktorer med hög temperatur och högt tryck i mikroskala. Inom materialkemi har ultraljudskavitation en unik potential för lokala katalytiska reaktioner vid hög temperatur (upp till 5000 K) och högt tryck (500 atm), medan systemet upprätthåller ett makroskopiskt tillstånd nära rumstemperatur och omgivningstryck. Ultraljudsbehandlingen baseras huvudsakligen på bubbeleffekten. Inom metallurgi är universitetet för vetenskap och teknik en mycket fördelaktig teknik för att förbättra gjutningen av metaller och legeringar.