Tratamento ultrassônico de metais fundidos

Tratamento ultrassônico de metais fundidos

O tratamento ultrassônico potente de metais fundidos envolve a aplicação de vibrações ultrassônicas ao fundido durante ou antes da solidificação para controlar sua microestrutura e propriedades. Comparado às técnicas tradicionais de modificação de inoculação, este método controla e refina a microestrutura solidificada. Evita a contaminação ambiental e de materiais, tornando-se um método eficaz para a obtenção de peças fundidas com excelentes microestruturas e propriedades, e uma abordagem fundamental para desbloquear o potencial de materiais de alta tecnologia.

A cavitação ultrassônica leva ao umedecimento uniforme de impurezas não metálicas no fundido. Estas impurezas tornam-se locais de nucleação, o ponto de partida da solidificação. Como esses locais de nucleação ocorrem antes da frente de solidificação, o crescimento dendrítico não é desencadeado. Fratura dendrítica: A fusão dendrítica normalmente começa na raiz devido ao aumento localizado de temperatura e à segregação. O tratamento ultrassônico (UST) gera intensa convecção (transferência de calor via movimento de massa) e ondas de choque no fundido, causando a fratura da estrutura dendrítica. Devido à temperatura localizada e às mudanças de composição, a convecção pode promover a quebra de dendritos e a concentração de solutos. As ondas de choque de cavitação facilitam a quebra das raízes fundidas.

A desgaseificação é outra função importante do ultrassom de potência para metais e ligas líquidas e semissólidas. A desgaseificação ultrassônica reduz a porosidade dos metais, resultando em maior densidade do material no produto final de metal/liga. A desgaseificação ultrassônica de metais melhora a resistência à tração e a ductilidade do material. Em termos de eficácia e eficiência de processamento, os sistemas de ultrassom industrial superam outros métodos comerciais de desgaseificação. Além disso, o processo de enchimento do molde é melhorado devido à viscosidade de fusão relativamente baixa.

Princípio: O sistema ultrassônico de processamento de fusão de metal consiste em duas partes: um componente vibratório ultrassônico e um gerador ultrassônico. O componente vibratório ultrassônico gera vibrações ultrassônicas - incluindo principalmente um transdutor ultrassônico, um transformador de amplitude ultrassônico e um cabeçote de ferramenta - e transmite essa energia vibracional para o metal fundido.

O transdutor converte a energia elétrica de entrada em energia mecânica, ou seja, ondas ultrassônicas. Isto é manifestado pelo transdutor fazendo um movimento alternativo longitudinal, com uma amplitude tipicamente na faixa de alguns micrômetros. Essa densidade de potência de amplitude é insuficiente e não pode ser usada diretamente. O transformador de amplitude ultrassônica amplifica a amplitude ultrassônica de acordo com os requisitos do projeto, isola o metal fundido da transferência de calor e também serve para fixar todo o sistema de vibração ultrassônica. A cabeça da ferramenta ultrassônica é conectada ao transformador de amplitude, que transmite a vibração da energia ultrassônica para a cabeça da ferramenta, que então emite a energia ultrassônica no metal fundido.

Durante o processo de resfriamento ou prensagem vibratória, o metal fundido recebe ondas ultrassônicas, causando alterações significativas em sua estrutura de grão cristalino, melhorando assim diversas propriedades físicas do metal.

Funções: Refina os grãos do metal, homogeneiza o metal fundido e a composição da liga, melhora significativamente a resistência e a resistência à fadiga dos materiais de fundição e melhora o desempenho geral dos materiais.

Características: O sistema ultrassônico de tratamento de metal fundido não altera os equipamentos e processos de produção existentes e é fácil de instalar e operar. O sistema ultrassônico de tratamento de metal fundido pode ser usado para tratamento ultrassônico de metais, refinamento ultrassônico de grãos, solidificação ultrassônica de metal, fundição contínua ultrassônica, etc.

Aplicações: Aplicado a campos de fundição por resfriamento contínuo, como fundição por gravidade e fundição de baixa pressão de metais leves - por exemplo, fundição de placas de liga de alumínio e liga de magnésio, fundição de moldes, etc.