Attrezzatura per fusione metallica ad ultrasuoni

Panoramica del dispositivo:

L'attrezzatura per fusione metallica ad ultrasuoni viene utilizzata principalmente per rimuovere impurità, bolle d'aria, raffinare i grani e migliorare la qualità delle fusioni. È una tecnologia pulita e relativamente efficiente. La porosità rappresenta uno dei principali difetti nelle fusioni di leghe di alluminio, poiché può compromettere le proprietà meccaniche e la tenuta sotto pressione delle fusioni. L'insorgenza di porosità nelle fusioni è dovuta ai gas che precipitano dalla massa fusa durante la solidificazione o al fatto che il metallo liquido non riesce a compensare la contrazione di volume attraverso le regioni interdendritiche. Pertanto, la rimozione efficace delle bolle d'aria costituisce un passaggio chiave per migliorare la qualità delle fusioni.

attrezzatura per fusione metallica ad ultrasuoni 20k (Testa utensile in ceramica)

attrezzatura per fusione metallica ad ultrasuoni 15k (Testa utensile in lega di titanio)

Principio di funzionamento:

Effetto termico L’azione termica ultrasonica può produrre due forme di effetto termico: una è l’effetto termico generato da onde continue, l’altra è l’effetto termico istantaneo. La combinazione di questi due effetti intensifica l’attrito interno, provocando l’assorbimento di parte dell’energia acustica e la sua conversione in energia del mezzo, favorendo l’aumento della temperatura del mezzo liquido e modificando la viscosità e la fluidità della soluzione.

Effetto di flusso acustico Quando l’onda ultrasonica raggiunge una determinata intensità, il flusso a getto causato dall’effetto di flusso acustico circola nell’intera massa fusa di metallo, generando una corrente circolare. Il flusso acustico è una combinazione di interazioni tra flusso laminare e turbolento, esercitando un’intensa vibrazione e un’energica azione di mescolamento sulla massa fusa di metallo.

Effetto di cavitazione La cavitazione è un fenomeno fisico causato dalle onde ultrasoniche, che rappresenta la principale ragione per cui le onde ultrasoniche possono affinare i metalli fusi. Quando onde ultrasoniche ad alta intensità vengono utilizzate per trattare liquidi, le onde sonore che si propagano nel mezzo liquido generano cicli alternati di alta pressione (compressione) e bassa pressione (rarefazione). Durante il ciclo di rarefazione, le onde ultrasoniche ad alta intensità generano bolle di vuoto vero o vuoti nel liquido. Quando tali bolle raggiungono un volume tale da non poter più assorbire energia, collassano violentemente durante il ciclo di compressione. Il collasso di piccole bolle genera pressioni pari a decine di migliaia di atmosfere, esercitando così un forte impatto sui liquidi circostanti e ottenendo effetti di miscelazione.

Illustrazione della cavitazione

Vantaggi dell'attrezzatura:

• Il processo di saldatura è semplice e facile da apprendere, riducendo significativamente la quantità di saldatura utilizzata. Allo stesso tempo, riduce le ore di lavoro produttivo e migliora notevolmente l'efficienza produttiva nelle stesse condizioni;
• Migliora significativamente la conducibilità del prodotto, abbassa la resistenza del circuito, aumenta la superficie di contatto e prolunga la durata della testa dello strumento per la saldatura a immersione;
• Non richiede flussante ausiliario né agente pulente, riducendo la corrosione e prevenendo l'inquinamento di acqua e aria. Inoltre, non causa giunti freddi né cortocircuiti;

L’esperimento dimostra:

Confronto tra teste di strumenti di materiali diversi

La testa dell'utensile in lega di titanio ad alta resistenza, dotata di attrezzatura per materiali fusi ad ultrasuoni, è più resistente alla corrosione e al calore, in grado di sopportare temperature fino a 1300°C. L'effetto di interazione tra le micro molecole del materiale fuso è più diretto e pronunciato. Inoltre, è facile da installare e non richiede modifiche alle attrezzature di produzione o al processo esistente del cliente.

Testa strumentale in ceramica

Durante il processo di fusione ad ultrasuoni dei metalli fusi, l'asta dell'utensile entra direttamente in contatto con i metalli fusi ad alta temperatura, svolgendo il ruolo di condurre le onde ultrasoniche e realizzare il trattamento ad ultrasuoni dei metalli fusi. L'azione combinata dell'erosione da fusione ad alta temperatura e dello stress termico nell'ambiente del fuso ad alta temperatura danneggerà rapidamente le aste degli utensili realizzate con materiali ordinari. I materiali ceramici presentano i vantaggi di resistenza all'erosione da fusione, resistenza all'usura, ecc., e sono stati utilizzati come scelta dei materiali per le teste degli utensili ad ultrasuoni.

Testa dell'attrezzo in lega di titanio

Trattamento di fusione del metallo

Rimozione delle impurità

È molto difficile che le piccole inclusioni nel bagno di acciaio galleggino in superficie, e soltanto quando si aggregano tra loro diventa più facile per loro risalire. Utilizzando un apparecchiatura per la fusione dei metalli ad ultrasuoni, si introduce l'ultrasuono nella soluzione e l'onda stazionaria degli ultrasuoni può stratificare e concentrare con successo le inclusioni in polvere all'interno della soluzione.

Rimozione dei gas

Quando le vibrazioni elastiche degli ultrasuoni vengono introdotte nel metallo fuso, si verifica il fenomeno della cavitazione. I gas disciolti nel metallo liquido si muovono verso la cavità, favorendo la formazione di un nucleo di bolla e facendola crescere continuamente fino a raggiungere una dimensione sufficiente per essere espulsa dal metallo fuso.

Affinamento del grano

Durante il processo di colata continua di leghe alluminio-silicio, il trattamento ad ultrasuoni può raffinare il grano del billetto, migliorando la deformabilità plastica della lega per un'applicazione migliore nei materiali da costruzione e nei pistoni per motori automobilistici. L'applicazione di ultrasuoni al liquido della lega di alluminio può evitare la formazione di inclusioni di ossido e raffinare la sua microstruttura.

Miglioramento della Qualità di Colata

Agendo sul cristallizzatore, migliora la qualità superficiale del billetto. Può essere utilizzato per billetti quadrati piccoli, grandi billetti quadrati e billette piane senza scorrimento negativo durante la vibrazione ultrasonica. Applicando la vibrazione ultrasonica al cristallizzatore durante la colata di piccoli e grandi billetti quadrati, si ottiene una superficie liscia del billetto.

Esperimento di affinamento della grana:

Passo 1: Riscaldamento e Fusione del Blocco di Alluminio	Passo 2: Trattamento ad Ultrasuoni
Passo 3: Effetto del Lingotto di Alluminio Finale	Passo 4: Faccia Terminale della Testa Ceramica in Nitruro di Silicio

Risultati sperimentali

• Alla microscopia elettronica, la distribuzione delle dimensioni dei grani nella massa fusa è relativamente uniforme e l'effetto di raffinamento della massa fusa è significativo.
• La grana è fine, con superficie piana e priva di impurità; l’effetto è evidente, dimostrando che l’attrezzatura per metalli fusi può essere utilizzata per l’affinamento della grana.

Sito sperimentale