Ультразвуковая установка для обработки расплава алюминия

Ультразвуковая установка для обработки расплава алюминия

Инструменты для обновления свойств металлических материалов

Этот процесс представляет собой усовершенствованное устройство для обработки материалов, которое применяет высокоинтенсивное ультразвуковое поле до или во время затвердевания расплава металла, что значительно улучшает его структуру затвердевания и повышает производительность конечного продукта. Он известен как ключевая технология в области « зеленой металлургии» и « физической металлургии».

I. Основные принципы работы

Его ядро основано на эффекте акустической кавитации и звуковом потоке, создаваемом ультразвуком в жидкой среде.

Эффект акустической кавитации:

Когда ультразвук распространяется в расплаве, возникает положительное и отрицательное давление периодического скрещивания.

В фазе отрицательного давления расплав локально "разрывается", образуя бесчисленные крошечные вакуумные пузырьки (кавитационные пузырьки).

На последующих стадиях положительного давления эти кавитационные пузырьки мгновенно резко разрушаются (внутренний взрыв), создавая локальную высокую температуру (5000K), высокое давление (1000 атм) и скорость охлаждения.

Действие: Это условие может разбивать первичные дендритные кристаллы в расплаве, разбивать твердые оксидные соединения и способствовать выравниванию состава расплава.

2.Эффект звукового потока:

Когда ультразвук распространяется в расплаве, он заставляет расплав создавать интенсивный направленный циклический поток.

Действие: Это макроскопическое перемешивание уравновешивает температурное поле расплава и поле концентрации, предотвращает сегрегацию компонентов и ускоряет всплытие и удаление пузырьков и примесей.

II. Основные компоненты оборудования

Полная система промышленного уровня обычно включает:

(i) Ультразвуковой генератор (источник питания):

Преобразование электричества рабочих частот в высокочастотные (обычно 15K - 40KHz) электрические сигналы и обеспечение энергии и управления системой.

(Два) Ультразвуковая вибрационная система:

1. пьезоэлектрический керамический преобразователь: компонент преобразования основной энергии, преобразующий высокочастотный электрический сигнал в механическую вибрацию той же частоты.

2. Амплитудный стержень (амплитудный усилитель): механически сконструированный металлический стержень, используемый для увеличения крошечных амплитуд, создаваемых преобразователем, и передачи энергии вибрации.

3. Головка инструмента (излучающий стержень): Конечные части, непосредственно погруженные в металлический расплав, обычно изготовлены из высокотемпературных, противоэрозионных материалов, таких как титановый сплав, ниобиевый сплав или специальная сталь, которые отвечают за импорт ультразвуковой энергии в расплав.

(Три) Механизмы подъема и спуска и движения (как правило, сторона спроса в сочетании с обработкой в полевых условиях):

Используется для точного контроля глубины вставки, угла и пути движения головки инструмента в расплаве, чтобы обеспечить однородную обработку. Это может быть ручное, полуавтоматическое или полностью автоматическое (роботизированное) управление.

(Четыре) Система охлаждения:

Поскольку преобразователь производит тепло во время работы и головка инструмента контактирует с высокотемпературным расплавом, она должна быть оснащена системой водяного или воздушного охлаждения для защиты основных компонентов и обеспечения стабильной работы в течение длительного времени.

(Пять) Газозащитные системы (необязательные, но важные):

При обращении с живыми металлами, такими как алюминий, магний и натрий, обычно в сочетании с аргоном и другими инертными газами для защиты от окисления головки инструмента и расплава от взрыва или вдыхания воды.

III. Ключевые области применения и эффективность

Оборудование в основном используется в процессе литья легких сплавов, таких как алюминий, магний, цинк и медные сплавы, сталь и другие металлы.

IV. Основные преимущества и особенности

Экологически чистый: как правило, нет необходимости или сокращения использования химических метаморфизмов (например, нити Al - Ti - B), избегая загрязнения и шлаковой фазы, вызванной флюсом.

Идеальный эффект: улучшение тканей и свойств сплава имеет очевидный и стабильный эффект.

3, сильная адаптивность: может использоваться в различных системах сплава, гибкий способ обработки (обработка в печи, обработка в режиме онлайн, обработка слитков и т.д.).

4. Простая интеграция: может быть интегрирована с существующими плавильными печами, изоляционными печами или литейными линиями для автоматизации.

V.Ультразвуковая установка для обработки расплава алюминияТекущее состояние рынка

1. Область промышленного производства: широко используется в аэрокосмической промышленности, новых энергетических транспортных средствах (аккумуляторные лотки, корпус двигателя, конструкция кузова), высокоскоростных железных дорог,3СЭлектроника и другие области, требующие жестких характеристик материала.

2. Научно - исследовательские институты: ведущие отечественные и зарубежные университеты и материаловедческие институты являются основными научно - исследовательскими и технологическими подразделениями.

3. Модернизация промышленности: все больше и больше традиционных литейных заводов внедряют эту технологию, чтобы повысить конкурентоспособность продукции и войти в цепочку поставок с высокими требованиями.

VI. Основные проблемы и тенденции

(i) Задачи:

1. Срок службы головки инструмента: длительное время работы в высокотемпературном, коррозионном расплаве, высокие требования к материалу.

2. Стандартизация процесса: оптимальные ультразвуковые параметры (мощность, частота, время) для различных сплавов и различных продуктов необходимо исследовать и оптимизировать.

3. Первоначальные инвестиционные затраты: более высокая цена оборудования промышленного класса.

(Два) Тенденции:

1. Мощность и кластерная обработка: для крупногабаритных расплавов (например, тоннажных печей).

2. Интеллектуальный и онлайновый мониторинг: интегрированные датчики температуры и звукового поля для достижения адаптивного управления и технологического замыкания.

3. Многополевая связь: в сочетании с другими внешними полями, такими как электромагнитные поля и механические вибрации, в поисках синергии.

Параметры продукта:

Резюме

Ультразвуковая система обработки расплава алюминия является ключевым оборудованием для повышения качества металлических материалов из « источника» (состояние расплава) физическими средствами. Он соответствует стремлению современной промышленности к высокопроизводительному, высокопоследовательному и зеленому производству материалов и переходит от лаборатории к крупномасштабному промышленному производству, став частью технологии подготовки металлических материалов.