Ultraschall-Entgasung von geschmolzenen Metallen und geschmolzenem Glas bis zu 1800 °C

Ultraschall-Entgasung in geschmolzenem Aluminium

Die Ultraschall-Entgasung von Leichtmetallschmelzen kann die Eigenschaften von Gussteilen, insbesondere deren Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften, deutlich verbessern. Jüngste Weiterentwicklungen des Verfahrens mithilfe patentierter Ultraschalltechnologie bieten erhebliche Vorteile für das industrielle Stranggießen. Sie stellen eine Alternative zur Argon-Entgasung dar, ersetzen herkömmliche Vorlegierungszusätze und führen zu deutlichen Verbesserungen der Mikrostruktur. 

Ultraschall-Kornfeinung in geschmolzenem Aluminium

Zur Verbesserung der Mikrostruktur und Kornfeinung von beispielsweise Aluminium- , Magnesium-, Zink- und Kupferlegierungen stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung. Es besteht ein starker Zusammenhang zwischen Korngröße und Gießtemperatur; jedoch lassen sich durch Ultraschallbehandlung signifikante Verbesserungen erzielen . Zwei Mechanismen, darunter der Ultraschallkavitationsprozess, tragen zu diesem Ergebnis bei.

Während des Hochdruckzyklus der Ultraschallkavitation führen kollabierende Blasen zu lokal hohen Temperaturen und Drücken. Die Temperaturen können 1000 K und die Drücke 400 MPa übersteigen; zudem treten rasche Abkühlungsraten auf. Die Auswirkungen dieses Ultraschallkavitationsprozesses sind zweifach: Es bilden sich zahlreiche Keimbildungsstellen , die zu feineren Korngrößen führen, und die freigesetzte Energie zerstört dendritische Strukturen, die sich andernfalls bilden würden.

Ultraschall-Mikrolegierungsbehandlung von Leichtmetallen wie geschmolzenem Aluminium

Unsere neuartige Ultraschallbehandlung von Leichtmetallschmelzen wie Aluminiumschmelzen mit einer Kavitationsfrequenz von 20 kHz kann die Mikrostruktur der Endprodukte grundlegend verbessern . In Kombination mit Mikrolegierung sind die Ergebnisse jedoch noch deutlicher. Unser laufendes Ultraschall-Mikrolegierungsprojekt hat es uns bereits ermöglicht, Aluminium-Mikrolegierungen herzustellen, die fester als Stahl sind. 

Unsere Arbeit zeigt, dass die ultraschallunterstützte Mikrolegierung neue Wege für die Entwicklung von Automobillegierungen der nächsten Generation eröffnet.

Energieeinsparungen von bis zu 20 % beim Ultraschall-Glasschmelzverfahren !

Es besteht ein starker Zusammenhang zwischen Blasengröße, Raffinationstemperatur und Zeit. Vereinfacht ausgedrückt: Größere Blasen steigen schneller auf als kleinere; höhere Raffinationstemperaturen reduzieren die Viskosität des geschmolzenen Glases; bei geringerer Viskosität steigen Blasen schneller auf. Um die Effizienz des Raffinationsprozesses zu verbessern, möchten wir daher den Blasendurchmesser vergrößern und/oder die Viskosität des geschmolzenen Glases reduzieren. Wie wir sehen werden, ermöglicht die Ultraschallraffination die Vergrößerung der Blasengröße und deren effiziente Entfernung, ohne dass die Temperatur des geschmolzenen Glases.