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Ultraschall-Kornfeinung in Aluminiumlegierungen

Industrielle Ultraschall-Kornfeinungstechnologie ohne Titanbor (TiB2)

Ultraschall-Kornfeinung während der Erstarrung

Zur Verbesserung der Mikrostruktur und Kornfeinung von Aluminiumlegierungen stehen verschiedene Verfahren zur Verfügung, beispielsweise auch für Magnesium, Zink und Kupfer. Zwischen Korngröße und Gießtemperatur besteht ein starker Zusammenhang; jedoch lassen sich durch ultraschallunterstützte Kornfeinung in Aluminiumlegierungen deutliche Verbesserungen erzielen. Zwei Mechanismen tragen zu diesem Prozess bei.

Während des Hochdruckzyklus der Kavitation 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. Dies hat zwei Auswirkungen: Zum einen entstehen zahlreiche Keimbildungsstellen , was zu feineren Korngrößen führt, zum anderen werden durch die freigesetzte Energie dendritische Strukturen zerstört, die sich andernfalls bilden würden.  

 

Ultraschallunterstütztes industrielles kontinuierliches Doppelwalzengießen

Beim Doppelwalzengießen wird die Schmelze in Aluminiumband für nachfolgende Kaltwalzprozesse umgewandelt. Das Verfahren birgt einige Herausforderungen, insbesondere grobes Säulengefüge, chemische Entmischung im Bandzentrum, Mikrostrukturgradienten und Inhomogenität.

Ein Durchbruch in der industriellen Ultraschallbehandlung von Gießgussteilen kann diese Probleme lösen. Insbesondere die Ultraschall-Kornfeinungstechnik ermöglicht eine deutliche Reduzierung der Korngröße, die Beseitigung zentraler intermetallischer Einschlüsseund eine verbesserte Homogenität. Darüber hinaus entfällt durch das Verfahren die Notwendigkeit der Argon-Entgasung.

Ultraschall-Kornfeinung in Aluminiumlegierungen mittels Entgasung im Schmelzbad und Gleichstromgießanlage

Abschluss:

Die Ultraschall-Entgasung und Kornfeinung von Aluminiumlegierungen bietet zahlreiche Vorteile gegenüber herkömmlichen Methoden und führt zu einer deutlichen Verbesserung der Eigenschaften der Endprodukte bei gleichzeitig reduzierten Kosten und einer geringeren Umweltbelastung.

Ergebnisse und Anwendungen:

  • Verbesserte Metallhomogenisierung, Kornfeinung und Mischung neuer Legierungen.
  • Hervorragende Ergebnisse bei der Ultraschall- Entgasung (Fragmente und benetzte Einschlüsse)
  • Hervorragende Ergebnisse nach dem Rütteln im Sumpf einer vertikalen Wagstaff-Gleichstrom-Gießmaschine.
  • Hervorragende Ergebnisse auf einer Bruno Presezzi Stranggießanlage.
  • Verbesserte Mikrokristallisation und Legierungseigenschaften beim Gießen.
  • Reibungsreduzierung zwischen einem Werkzeug (z. B. Gießen, Ziehen, Extrudieren, Formen).
  • Verbesserte Oberflächenbeschaffenheit.