Ultraschall-Metallschmelze-Gerät

Geräteübersicht:

Die Ultraschall-Metallschmelzevorrichtung wird hauptsächlich verwendet, um Verunreinigungen und Blasen zu entfernen, die Körnigkeit zu verfeinern und die Qualität von Gussstücken zu verbessern. Sie ist eine saubere und vergleichsweise effiziente Technologie. Porosität ist einer der Hauptfehler in Aluminiumgussstücken, da sie die mechanischen Eigenschaften und die Druckdichtigkeit der Gussstücke beeinträchtigen kann. Das Auftreten von Porosität in Gussstücken ist auf Gase zurückzuführen, die während der Erstarrnung aus der Schmelze ausfallen, oder darauf, dass flüssiges Metall das Volumen im dendritischen Bereich nicht ausgleichen kann. Daher ist das effektive Entfernen von Blasen ein entscheidender Schritt zur Verbesserung der Qualität der Gussstücke.

20k Ultraschall-Metallschmelzvorrichtung (Keramik-Werkzeugkopf)

15k Ultraschall-Metallschmelzvorrichtung (Titanlegierung-Werkzeugkopf)

Arbeitsprinzip:

Thermischer Effekt Die ultraschallinduzierte thermische Wirkung kann zwei Formen thermischer Effekte erzeugen. Die eine ist der durch kontinuierliche Wellen hervorgerufene thermische Effekt, die andere der momentane thermische Effekt. Die Kombination beider verstärkt die innere Reibung, wodurch ein Teil der akustischen Energie absorbiert und in Mediumenergie umgewandelt wird; dies fördert den Temperaturanstieg des flüssigen Mediums und verändert dessen Viskosität und Fließverhalten.

Akustischer Strömungseffekt Wenn die Ultraschallwelle eine bestimmte Intensität erreicht, bewirkt der durch den akustischen Strömungseffekt ausgelöste Strahlstrom eine Zirkulation in der gesamten Metallschmelze und erzeugt einen zirkulierenden Strom. Der akustische Strömungseffekt stellt eine Kombination aus laminarer und turbulenter Wechselwirkung dar und übt eine heftige Schwingungs- und Rührwirkung auf die Metallschmelze aus.

Kavitationseffekt Kavitation ist ein physikalisches Phänomen, das durch Ultraschallwellen verursacht wird und die Hauptursache dafür ist, dass Ultraschallwellen metallische Schmelzen verfeinern können. Wenn hochintensive Ultraschallwellen zur Behandlung von Flüssigkeiten eingesetzt werden, erzeugen die sich in dem flüssigen Medium ausbreitenden Schallwellen abwechselnde Zyklen mit hohem Druck (Kompression) und niedrigem Druck (Seltenheit). Während des Seltenheitszyklus erzeugen hochintensive Ultraschallwellen im Flüssigkeitsmedium echte Vakuumblasen oder Hohlräume. Sobald die Blasen ein Volumen erreichen, bei dem sie keine weitere Energie mehr aufnehmen können, kollabieren sie während des Kompressionszyklus heftig. Kleine Blasen erzeugen im Moment des Kollapses Drücke von bis zu zehntausend Atmosphären und üben dadurch eine starke Wirkung auf die umgebende Flüssigkeit aus, wodurch ein Mischeffekt erzielt wird.

Darstellung der Kavitation

Vorteile der Ausrüstung:

• Der Schweißprozess ist einfach und leicht zu erlernen, wodurch der Lötverbrauch erheblich reduziert wird. Gleichzeitig verringert sich der Arbeitsaufwand in der Produktion, und die Produktivität wird unter gleichen Bedingungen deutlich gesteigert;
• Die elektrische Leitfähigkeit des Produkts wird erheblich verbessert, der Widerstand im Stromkreis reduziert, die Kontaktoberfläche vergrößert und die Haltbarkeit des Tauchschweißwerkzeugs erhöht;
• Es wird kein Hilfslötflussmittel oder Reinigungsmittel benötigt, wodurch Korrosion reduziert wird und Wasser- und Luftverschmutzung verhindert werden. Zudem entstehen keine Kaltstellen oder Kurzschlüsse;

Das Experiment zeigt:

Vergleich von Werkzeugköpfen aus verschiedenen Materialien

Der mit Hochleistungs-Titanlegierung gefertigte Werkzeugkopf ist mit Ultraschallschmelzausrüstung ausgestattet und weist eine höhere Korrosions- und Hitzebeständigkeit auf. Er kann Temperaturen von bis zu 1300 °C standhalten. Die Wechselwirkung zwischen den Mikromolekülen der Schmelze ist direkter und deutlicher. Zudem lässt er sich einfach installieren, ohne dass Änderungen an der bestehenden Produktionsausrüstung oder am Prozessablauf des Kunden erforderlich sind.

Keramischer Werkzeugkopf

Während des Ultraschallgussverfahrens von Metallschmelzen kommt der Werkzeugstab direkt mit hochtemperierten Metallschmelzen in Kontakt und übernimmt die Aufgabe, Ultraschallwellen zu leiten und somit eine ultraschallbasierte Behandlung der Metallschmelzen zu ermöglichen. Die kombinierte Wirkung von hochtemperativer Schmelzeerosion und thermischem Stress in der Hochtemperaturschmelze-Umgebung führt dazu, dass Werkzeugstäbe aus herkömmlichen Materialien sehr schnell beschädigt werden. Keramische Materialien weisen Vorteile wie Schmelzeerosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen, Verschleißfestigkeit usw. auf und werden daher als Materialwahl für Ultraschallwerkzeuge eingesetzt.

Titan-Legierung-Werkzeugkopf

Metallschmelzbehandlung

Entfernen von Unreinheiten

Es ist für kleine Einschlüsse in Stahlschmelze äußerst schwierig aufzusteigen, erst wenn sie sich zusammenlagern, wird das Aufsteigen erleichtert. Durch die Einführung von Ultraschall in die Schmelze mit Hilfe von Ultraschallschmelzgeräten kann der Ultraschall stehende Wellen erzeugen, die pulverförmige Einschlüsse in der Lösung erfolgreich schichten und konzentrieren können.

Entfernen von Gasen

Wenn die elastischen Ultraschallschwingungen in das flüssige Metall eingeführt werden, kommt es zur Kavitation. Die im flüssigen Metall gelösten Gase bewegen sich zur Kavität hin, fördern die Bildung eines Blasenkerns und lassen diesen kontinuierlich wachsen, bis die Größe erreicht ist, bei der die Blase aus dem flüssigen Metall ausgestoßen werden kann.

Kornglättung

Während des Stranggussprozesses von Aluminium-Silizium-Legierungen kann eine Ultraschallbehandlung das Korn des Gussblocks verfeinern und dadurch die plastische Verformbarkeit der Legierung verbessern, was eine bessere Anwendung in Baustoffen und Automobil-Motorenkolben ermöglicht. Die Anwendung von Ultraschall auf flüssige Aluminiumlegierungen kann die Bildung von Oxid-Einschlüssen verhindern und die Mikrostruktur verfeinern.

Verbesserung der Gussqualität

Es wirkt auf den Kristallisationsbehälter und verbessert die Oberflächenqualität des Gussblocks. Es kann für kleine Quadratblüme, große Quadratblüme und Brammen verwendet werden, ohne dass es während der Ultraschallvibration zu negativem Gleiten kommt. Nach der Anwendung von Ultraschallvibration auf den Kristallisationsbehälter während des Gießens kleiner und großer Quadratblüme wird eine glatte Oberfläche des Gussblocks erzielt.

Kornverfeinerungsversuch:

Schritt 1: Erhitzen und Schmelzen des Aluminiumblocks	Schritt 2: Ultraschallbehandlung
Schritt 3: Wirkung des endgültigen Aluminiumbarrens	Schritt 4: Stirnfläche aus Siliziumnitrid-Keramik

Versuchsergebnisse

• Unter Elektronenmikroskopie ist die Verteilung der Korngrößen in der Schmelze relativ einheitlich, und der Feinungseffekt der Schmelze ist deutlich.
• Die Korngröße ist klein, die Oberfläche ist glatt und frei von Verunreinigungen; der Effekt ist deutlich sichtbar und beweist, dass die metallische Schmelzausrüstung zur Kornverfeinerung eingesetzt werden kann.

Versuchsort