Équipement de fusion métallique à ultrasons

Aperçu de l'appareil :

L'équipement d'ultrasons pour la fusion des métaux est principalement utilisé pour éliminer les impuretés, les bulles, affiner les grains et améliorer la qualité des pièces moulées. C'est une technologie propre et relativement efficace. La porosité est l'un des principaux défauts des pièces moulées en alliage d'aluminium, car elle peut nuire aux propriétés mécaniques et à l'étanchéité à pression des pièces moulées. L'apparition de porosité dans les pièces moulées est due à la précipitation des gaz à partir du métal liquide pendant la solidification, ou parce que le métal liquide ne peut pas compenser la contraction volumique à travers les régions interdendritiques. Par conséquent, l'élimination efficace des bulles est un maillon essentiel pour améliorer la qualité des pièces moulées.

équipement d'ultrasons 20k pour la fusion des métaux (Tête d'outil en céramique)

équipement d'ultrasons 15k pour la fusion des métaux (Tête d'outil en alliage de titane)

Principe de fonctionnement :

L'action thermique ultrasonore peut produire deux formes d'effets thermiques. L'un est l'effet thermique produit par des ondes continues, l'autre étant un effet thermique instantané. La combinaison des deux intensifie le frottement interne, entraînant l'absorption d'une partie de l'énergie acoustique et sa conversion en énergie thermique, favorisant ainsi l'augmentation de température du milieu liquide et modifiant la viscosité et la fluidité de la solution. Effet du courant acoustique Lorsque l'onde ultrasonore atteint une certaine intensité, le flux de jet provoqué par l'effet du courant acoustique circule dans l'intégralité du métal fondu, formant un courant de circulation. Le courant acoustique résulte d'une combinaison d'interactions laminaire et turbulente, produisant une vibration et un brassage intenses du métal fondu. Effet de cavitation La cavitation est un phénomène physique provoqué par les ondes ultrasonores, qui constitue la raison principale pour laquelle celles-ci permettent d'affiner les métaux fondus. Lorsque des ondes ultrasonores de haute intensité sont utilisées pour traiter des liquides, les ondes sonores se propageant dans le milieu liquide génèrent des cycles alternés de haute pression (compression) et de basse pression (détente). Durant le cycle de détente, les ultrasons intenses créent des bulles de vide réel ou des cavités dans le liquide. Lorsque ces bulles atteignent un volume maximal absorbant l'énergie, elles s'effondrent violemment durant le cycle de compression. Les petites bulles produisent des pressions pouvant atteindre plusieurs dizaines de milliers d'atmosphères au moment de leur effondrement, exerçant ainsi un impact important sur les liquides environnants et permettant d'obtenir un effet de mélange efficace.

Illustration de la cavitation

Avantages de l'équipement :

• Le processus de soudage est simple et facile à apprendre, réduisant considérablement la quantité de soudure utilisée. En même temps, il diminue les heures de main-d'œuvre nécessaires à la production et améliore nettement l'efficacité de production dans les mêmes conditions ;
• Il améliore sensiblement la conductivité du produit, réduit la résistance du circuit, augmente la surface de contact et prolonge la durée de vie de la tête d'outil de soudage par immersion ;
• Aucun flux auxiliaire ni agent nettoyant n'est requis, ce qui réduit la corrosion et empêche la pollution de l'eau et de l'air. De plus, il ne provoque pas de soudures froides ni de courts-circuits ;

L'expérience démontre ：

Comparaison des têtes d'outils en matériaux différents

La tête d'outil en alliage de titane à haute résistance, équipée d'un dispositif ultrasonique de fusion des matériaux, est plus résistante à la corrosion et à la chaleur, et peut supporter des températures allant jusqu'à 1300°C. L'effet d'interaction entre les micro-molécules du matériau fondu est plus direct et marqué. De plus, elle s'installe facilement sans nécessiter de modifications de l'équipement de production existant ou du flux de processus du client.

Tête d'outil céramique

Durant le processus de coulée ultrasonique des métaux fondus, la tige d'outil entre en contact direct avec les métaux fondus à haute température, assurant ainsi la transmission des ondes ultrasonores et permettant le traitement ultrasonique des métaux fondus. Dans l'environnement du métal fondu à haute température, l'action combinée de l'érosion due à la fusion et de la contrainte thermique endommage rapidement les tiges d'outils fabriquées à partir de matériaux ordinaires. Les matériaux céramiques présentent des avantages tels qu'une bonne résistance à l'érosion par fusion à haute température et à l'usure, et ont ainsi été utilisés comme choix de matériaux pour les têtes d'outils ultrasoniques.

Tête d'outil en alliage de titane

Traitement de fusion métallique

Élimination des impuretés

Il est très difficile pour les petites inclusions présentes dans l'acier liquide de remonter à la surface, et ce n'est que lorsqu'elles s'agglomèrent qu'elles peuvent plus facilement flotter. L'utilisation d'équipements de fusion métallique par ultrasons permet d'introduire des ultrasons dans la solution, dont l'onde stationnaire peut stratifier et concentrer efficacement les inclusions pulvérulentes dans la solution.

Élimination des gaz

Lorsque des vibrations élastiques d'ultrasons sont introduites dans un métal fondu, il se produit un phénomène de cavitation. Les gaz dissous dans le métal liquide migrent vers les cavités, favorisant ainsi la formation d'un noyau de bulle qui croît continuellement jusqu'à atteindre une taille permettant son élimination du métal fondu.

Affinage du grain

Durant le processus de coulée continue d'alliage aluminium-silicium, le traitement ultrasonique peut affiner le grain de la billette coulée, améliorant ainsi la déformabilité plastique de l'alliage pour une meilleure utilisation dans les matériaux de construction et les pistons moteurs automobiles. L'application d'ultrasons sur le liquide d'alliage d'aluminium peut éviter la formation d'inclusions oxydées et affiner sa microstructure.

Amélioration de la qualité de coulée  

Agissant sur le moule, il améliore la qualité de surface de la billette. Il peut être utilisé pour les billettes carrées petites, grandes et les brames, sans glissement négatif pendant la vibration ultrasonore. Après l'application de la vibration ultrasonore sur le moule durant la coulée de petites et grandes billettes carrées, on obtient une surface lisse de la billette.

Expérience d'affinage du grain ：

Étape 1 : Chauffage et fusion du bloc d'aluminium	Étape 2 : Traitement ultrasonique
Étape 3 : Résultat final de l'ingot d'aluminium	Étape 4 : Face terminale céramique nitrure de silicium

Résultats expérimentaux

• En microscopie électronique, la distribution des tailles de grains dans le métal en fusion est relativement uniforme, et l'effet de raffinement du métal en fusion est important.
• 2. La taille des grains est faible, avec une surface plane et sans impuretés, l'effet est évident, ce qui prouve que l'équipement de métal en fusion peut être utilisé pour le raffinement des grains.

Site de l'expérience