Equipamento ultrassônico de fusão metálica

Visão Geral do Dispositivo:

O equipamento de fusão metálica ultrassônica é principalmente utilizado para remover impurezas, bolhas, refinar grãos e melhorar a qualidade das fundições. É uma tecnologia limpa e relativamente eficiente. A porosidade é um dos principais defeitos nas fundições de ligas de alumínio, pois pode prejudicar as propriedades mecânicas e a estanqueidade sob pressão das peças fundidas. A ocorrência de porosidade nas fundições deve-se aos gases que precipitam do metal líquido durante a solidificação ou porque o metal líquido não consegue compensar a contração de volume através das regiões interdendríticas. Portanto, a remoção eficaz de bolhas é um passo fundamental para melhorar a qualidade das fundições.

equipamento de Fusão Metálica Ultrassônica de 20k (Cabeça de Ferramenta Cerâmica)

equipamento de Fusão Metálica Ultrassônica de 15k (Cabeça de Ferramenta de Liga de Titânio)

Princípio de funcionamento:

Efeito Térmico A ação térmica ultrassônica pode produzir duas formas de efeitos térmicos. Uma é o efeito térmico gerado por ondas contínuas, e a outra é o efeito térmico instantâneo. A combinação desses dois efeitos intensifica o atrito interno, fazendo com que parte da energia acústica seja absorvida e convertida em energia do meio, promovendo a elevação da temperatura do meio líquido e alterando a viscosidade e a fluidez da solução.

Efeito de Fluxo Acústico Quando a onda ultrassônica atinge uma determinada intensidade, o fluxo jato causado pelo efeito de fluxo acústico circula em toda a massa fundida metálica, formando uma corrente circulatória. O fluxo acústico é uma combinação de interações laminares e turbulentas, exercendo um efeito vigoroso de vibração e agitação sobre a massa fundida metálica.

Efeito de Cavitação A cavitação é um fenômeno físico causado por ondas ultrassônicas, sendo a principal razão pela qual as ondas ultrassônicas conseguem refinar fusões metálicas. Quando ondas ultrassônicas de alta intensidade são utilizadas para tratar líquidos, as ondas sonoras que se propagam no meio líquido geram ciclos alternados de alta pressão (compressão) e baixa pressão (rarefação). Durante o ciclo de rarefação, as ondas ultrassônicas de alta intensidade geram bolhas de vácuo verdadeiro ou vazios no líquido. Quando essas bolhas atingem um volume no qual já não conseguem absorver mais energia, colapsam violentamente durante o ciclo de compressão. Bolhas pequenas produzem pressões de até dezenas de milhares de atmosferas no instante do colapso, exercendo, assim, um forte impacto sobre o líquido adjacente e alcançando efeitos de mistura.

Ilustração da Cavitação

Vantagens do Equipamento:

• O processo de soldagem é simples e fácil de aprender, reduzindo significativamente a quantidade de solda utilizada. Ao mesmo tempo, diminui as horas de mão de obra na produção e melhora significativamente a eficiência de produção nas mesmas condições;
• Melhora significativamente a condutividade do produto, reduz a resistência do circuito, aumenta a área de superfície de contato e prolonga a durabilidade da cabeça da ferramenta de solda;
• Não é necessário fluxo auxiliar ou agente de limpeza, reduzindo a corrosão e evitando a poluição da água e do ar. Além disso, não causa soldas frias ou curtos-circuitos;

O experimento demonstra:

Comparação de Cabeças de Ferramentas de Diferentes Materiais

A ferramenta de cabeça de liga de titânio de alta resistência equipada com equipamento ultrassônico de material fundido é mais resistente à corrosão e ao calor, capaz de suportar temperaturas de até 1300°C. O efeito de interação entre as micro moléculas do material fundido é mais direto e acentuado. Além disso, é fácil de instalar, sem necessidade de alterar os equipamentos ou fluxo de processo de produção existentes do cliente.

Cabeça de ferramenta cerâmica

Durante o processo de fundição ultrassônica de metais fundidos, a haste da ferramenta entra diretamente em contato com os metais fundidos de alta temperatura, desempenhando um papel na condução das ondas ultrassônicas e realizando o tratamento ultrassônico dos metais fundidos. A ação combinada da erosão térmica e do estresse térmico no ambiente de metal fundido de alta temperatura danificará rapidamente as hastes de ferramentas feitas de materiais comuns. Os materiais cerâmicos possuem as vantagens de resistência à erosão térmica, resistência ao desgaste, entre outras, e têm sido utilizados como opções de material para cabeçotes ultrassônicos.

Cabeça da ferramenta em liga de titânio

Tratamento de fusão metálica

Remoção de impurezas

É muito difícil que pequenas inclusões no aço líquido flutuem, e somente quando se agrupam é que se torna mais fácil sua flutuação. Utilizando equipamento ultrasônico para fusão metálica para introduzir ultrassom na solução, a onda estacionária do ultrassom pode estratificar e concentrar com sucesso as inclusões em pó na solução.

Remoção de gases

Quando vibrações elásticas de ultrassom são introduzidas no metal fundido, ocorre cavitação. Os gases dissolvidos no metal líquido movem-se em direção à cavidade, promovendo a formação de um núcleo de bolha e seu crescimento contínuo até atingir o tamanho necessário para ser expulso do metal fundido.

Refinamento de grãos

Durante o processo de fundição contínua da liga de alumínio-silício, o tratamento ultrassônico pode refinar o grão do lingote fundido, melhorando a deformabilidade plástica da liga para uma melhor aplicação em materiais de construção e pistões de motores automotivos. A aplicação de ultrassom ao líquido da liga de alumínio pode evitar a formação de inclusões de óxido e refinar sua microestrutura.

Melhoria da Qualidade de Fundição

Atuando no molde, melhora a qualidade superficial do lingote fundido. Pode ser utilizado para blocos quadrados pequenos, blocos quadrados grandes e placas de lingotagem, sem deslizamento negativo durante a vibração ultrassônica. Após aplicar a vibração ultrassônica ao molde durante a fundição de blocos quadrados pequenos e grandes, obtém-se uma superfície lisa do lingote fundido.

Experimento de Refinamento de Grãos:

Passo 1: Aquecimento e Fusão do Bloco de Alumínio	Passo 2: Processamento Ultrassônico
Passo 3: Efeito Final do Lingote de Alumínio	Passo 4: Face Final da Cerâmica de Nitreto de Silício

Resultados experimentais

• Sob microscopia eletrônica, a distribuição dos tamanhos de grão no metal líquido é relativamente uniforme, e o efeito de refino do metal líquido é significativo.
• O tamanho dos grãos é pequeno, com superfície lisa e sem impurezas; o efeito é evidente, comprovando que o equipamento para fusões metálicas pode ser utilizado para o refinamento de grãos.

Local do experimento