Equipo ultrasónico de fusión de metal

Vista general del dispositivo :

El equipo de fusión de metal ultrasónico se utiliza principalmente para eliminar impurezas, burbujas, refinar el grano y mejorar la calidad de las fundiciones. Es una tecnología limpia y relativamente eficiente. La porosidad es uno de los principales defectos en las fundiciones de aleación de aluminio, ya que puede dañar las propiedades mecánicas y la estanqueidad a presión de las piezas fundidas. La aparición de porosidad en las fundiciones se debe a que los gases se precipitan del fundido durante la solidificación o porque el metal líquido no puede compensar la contracción de volumen a través de las regiones interdendríticas. Por lo tanto, eliminar eficazmente las burbujas es un eslabón clave para mejorar la calidad de las fundiciones.

equipo de Fusión de Metal Ultrasónico 20k (Cabeza de Herramienta Cerámica)

equipo de Fusión de Metal Ultrasónico 15k (Cabeza de Herramienta de Aleación de Titanio)

Principio de funcionamiento :

Efecto térmico La acción ultrasónica térmica puede producir dos formas de efectos térmicos. Uno es el efecto térmico producido por ondas continuas y el otro es el efecto térmico instantáneo. La combinación de ambos intensifica la fricción interna, provocando que parte de la energía acústica sea absorbida y convertida en energía del medio, promoviendo el aumento de temperatura del medio líquido y cambiando la viscosidad y la fluidez de la solución. Efecto de corriente acústica Cuando la onda ultrasónica alcanza cierta intensidad, la corriente de chorro causada por el efecto de corriente acústica circulará a través de toda la masa de metal fundido, formando una corriente circulante. La corriente acústica es una combinación de interacciones laminares y turbulentas, lo cual tiene un efecto intenso de vibración y agitación sobre el metal fundido. Efecto de cavitación La cavitación es un fenómeno físico causado por las ondas ultrasónicas, siendo la razón principal por la cual estas ondas pueden refinar los metales fundidos. Cuando ondas ultrasónicas de alta intensidad se utilizan para tratar líquidos, las ondas sonoras que se propagan en el medio líquido generan ciclos alternos de alta presión (compresión) y baja presión (rarefacción). Durante el ciclo de rarefacción, las ondas ultrasónicas de alta intensidad generan burbujas de vacío real o cavidades en el líquido. Cuando las burbujas alcanzan un volumen en el que ya no pueden absorber más energía, colapsan violentamente durante el ciclo de compresión. Las pequeñas burbujas producen presiones de hasta decenas de miles de atmósferas en el momento del colapso, ejerciendo así un fuerte impacto sobre los líquidos cercanos, logrando efectos de mezcla.

Ilustración de la cavitación

Ventajas del equipo:

• El proceso de soldadura es sencillo y fácil de aprender, reduciendo significativamente la cantidad de soldadura utilizada. Al mismo tiempo, disminuye las horas laborales de producción y mejora considerablemente la eficiencia productiva bajo las mismas condiciones;
• Mejora significativamente la conductividad del producto, reduce la resistencia del circuito, aumenta el área de superficie de contacto y prolonga la durabilidad de la cabeza de la herramienta de soldadura por inmersión;
• No requiere flujo auxiliar ni agente limpiador, reduciendo la corrosión y evitando la contaminación del agua y el aire. Además, no provoca uniones frías ni cortocircuitos;

El experimento demuestra ：

Comparación de cabezales de herramientas de diferentes materiales

La boquilla de aleación de titanio de alta resistencia equipada con equipo de material fundido ultrasónico es más resistente a la corrosión y al calor, capaz de soportar temperaturas de hasta 1300°C. El efecto de interacción entre las micro moléculas del fundido es más directo y pronunciado. Además, es fácil de instalar sin necesidad de modificar los equipos de producción o flujos de proceso existentes del cliente.

Cabezal de herramienta de cerámica

Durante el proceso de fundición ultrasónica en el tratamiento de metales fundidos, la varilla de herramienta entra directamente en contacto con los metales fundidos a alta temperatura, cumpliendo la función de conducir las ondas ultrasónicas y permitiendo así el tratamiento ultrasónico del metal fundido. La acción combinada de la erosión por fusión a alta temperatura y el estrés térmico en este entorno de fundido a alta temperatura dañará rápidamente las varillas de herramienta fabricadas con materiales ordinarios. Los materiales cerámicos presentan ventajas como resistencia a la erosión por fusión, resistencia al desgaste, entre otras, por lo que han sido utilizados como material para las cabezas de herramientas ultrasónicas.

Cabeza de herramienta de aleación de titanio

Tratamiento de fusión metálica

Eliminación de impurezas

Es muy difícil que las pequeñas inclusiones en el acero líquido floten, y solo cuando se agrupan es más fácil que floten. Al utilizar equipos ultrasónicos para la fusión metálica e introducir ultrasonido en la solución, la onda estacionaria del ultrasonido puede estratificar y concentrar con éxito las inclusiones en polvo en la solución.

Eliminación de gases

Cuando las vibraciones elásticas del ultrasonido se introducen en el metal fundido, ocurre cavitación. Los gases disueltos en el metal líquido se mueven hacia la cavidad, promoviendo la formación de un núcleo de burbuja y su crecimiento continuo hasta alcanzar un tamaño que permita expulsarlo del metal fundido.

Refinamiento de grano

Durante el proceso de colada continua de la aleación de aluminio-silicio, el tratamiento ultrasónico puede refinar el grano del lingote colado, mejorando la deformabilidad plástica de la aleación para una mejor aplicación en materiales de construcción y pistones de motores automotrices. La aplicación de ultrasonidos al líquido de la aleación de aluminio puede evitar la generación de inclusiones de óxido y refinar su microestructura.

Mejorar la Calidad de Colada  

Actuando sobre el molde, mejora la calidad superficial del lingote colado. Puede utilizarse para bloques cuadrados pequeños, bloques cuadrados grandes y bloques planos sin deslizamiento negativo durante la vibración ultrasónica. Al aplicar vibración ultrasónica al molde durante la colada de bloques cuadrados pequeños y grandes, se obtiene una superficie lisa del lingote colado.

Experimento de Refinamiento de Grano ：

Paso 1: Calentamiento y Fusión del Bloque de Aluminio	Paso 2: Procesamiento Ultrasónico
Paso 3: Efecto Final del Lingote de Aluminio	Paso 4: Cara Frontal de la Cabeza Cerámica de Nitruro de Silicio

Resultados experimentales

• Bajo el microscopio electrónico, la distribución de los tamaños de grano en el fundido es relativamente uniforme, y el efecto de refinamiento del fundido es significativo.
• 2. El tamaño de grano es pequeño, con una superficie plana y sin impurezas, el efecto es evidente, lo que demuestra que el equipo de metal fundido puede utilizarse para el refinamiento de granos.

Sitio experimental