Przejdź do treści

Ultradźwiękowe zmniejszanie wielkości ziaren w stopach aluminium

Przemysłowa technologia ultradźwiękowego zmniejszania wielkości ziaren bez użycia boru tytanowego (TiB₂)

Ultradźwiękowe zmniejszanie wielkości ziaren podczas krzepnięcia

Istnieją różne techniki służące do poprawy mikrostruktury i zmniejszenia wielkości ziaren w stopach aluminium, magnezu, cynku i miedzi; istnieje na przykład silna zależność między wielkością ziaren a temperaturą odlewania; jednak w przypadku stopów aluminium można osiągnąć znaczną poprawę dzięki zmniejszeniu wielkości ziaren wspomaganemuobróbką ultradźwiękową . Na ten proces wpływają dwa mechanizmy.

Podczas cyklu wysokiego ciśnienia w procesie kawitacji pękające pęcherzyki powodują lokalne wzrosty temperatury i ciśnienia. Temperatura może przekroczyć 1000 K, a ciśnienie – 400 MPa; dochodzi również do gwałtownego ochładzania. Skutki tego zjawiska są dwojakie: powstaje wiele ognisknukleacji, co sprzyja uzyskaniu drobniejszego uziarnienia, a wytworzona energia niszczy struktury dendrytyczne, które w przeciwnym razie uległyby utworzeniu.  

 

Przemysłowe odlewanie ciągłe z wykorzystaniem dwóch walców wspomagane ultradźwiękami

W procesie walcowania dwuwalcowego stopiony metal przekształca się w taśmę aluminiową przeznaczoną do dalszego walcowania na zimno. Proces ten wiąże się z kilkoma wyzwaniami, w szczególności z obecnością gruboziarnistych ziaren kolumnowych, segregacją chemiczną w środkowej części taśmy, gradientami mikrostrukturalnymi oraz niejednorodnością.

Przełom w dziedzinieprzemysłowejobróbki ultradźwiękowej odlewówmoże rozwiązać te problemy. W szczególności technika ultradźwiękowego zgrubienia ziaren pozwala na znaczne zmniejszenie wielkości ziaren,wyeliminowanie centralnych igieł międzymetalicznych oraz poprawę jednorodności. Ponadto proces ten eliminuje konieczność odgazowywania argonem.

in-sump-degassing-dc-caster Ultradźwiękowe rozdrobnienie ziaren w stopach aluminium

Wniosek:

Odgazowywanie ultradźwiękowe i zmniejszanie wielkości ziaren w stopach aluminium zapewnia liczne korzyści w porównaniu z metodami konwencjonalnymi, przyczyniając się do znacznej poprawy właściwości produktów końcowych, a także do obniżenia kosztów i zmniejszenia wpływu na środowisko.

Wyniki i zastosowania:

  • Lepsza homogenizacja metalu, rozdrobnienie ziarna oraz mieszanie nowych stopów.
  • Doskonałe wyniki odgazowania ultradźwiękowego (rozbijanie fragmentów i zwilżanie wtrąceń)
  • Doskonałe wyniki po wibracji „w misie” pionowej odlewnicy Wagstaff DC.
  • Doskonałe wyniki osiągnięte na linii do odlewania ciągłego firmy Bruno Presezzi.
  • Poprawa mikrokristalizacji i właściwości stopu w odlewaniu.
  • Zmniejszenie tarcia między narzędziem a obrabianym elementem (np. podczas odlewania, ciągnienia, wytłaczania, formowania).
  • Lepsze wykończenie powierzchni.