العلاج بالموجات فوق الصوتية للمعادن الذائبة

العلاج بالموجات فوق الصوتية للمعادن الذائبة

تتضمن المعالجة بالموجات فوق الصوتية للمعادن الذائبة تطبيق اهتزازات فوق صوتية على الذوبان أثناء أو قبل التصلب للتحكم في بنيته المجهرية وخصائصه. بالمقارنة مع تقنيات تعديل التلقيح التقليدية، تتحكم هذه الطريقة في البنية المجهرية الصلبة وتحسنها. فهو يتجنب التلوث البيئي والمادي، مما يجعله وسيلة فعالة للحصول على المسبوكات ذات البنية المجهرية والخصائص الممتازة، ونهجًا رئيسيًا لإطلاق إمكانات المواد عالية التقنية.

يؤدي التجويف بالموجات فوق الصوتية إلى ترطيب موحد للشوائب غير المعدنية في الذوبان. تصبح هذه الشوائب مواقع النواة، ونقطة البداية للتصلب. نظرًا لأن مواقع النواة هذه تحدث قبل جبهة التصلب، فلا يتم تحفيز النمو التشعبي. الكسر التشعبي: عادة ما يبدأ الذوبان التشعبي عند الجذر بسبب ارتفاع درجة الحرارة الموضعية والفصل. يولد العلاج بالموجات فوق الصوتية (UST) حملًا حراريًا مكثفًا (نقل الحرارة عبر الحركة الجماعية) وموجات صدمية في الذوبان، مما يتسبب في كسر البنية التغصنية. بسبب درجة الحرارة الموضعية والتغيرات التركيبية، يمكن للحمل الحراري أن يعزز كسر التغصنات وتركيز المذاب. تعمل موجات صدمة التجويف على تسهيل تكسير الجذور المنصهرة.

يعد التفريغ وظيفة مهمة أخرى للموجات فوق الصوتية للمعادن والسبائك السائلة وشبه الصلبة. يعمل التفريغ بالموجات فوق الصوتية على تقليل مسامية المعادن، مما يؤدي إلى زيادة كثافة المواد في المنتج النهائي للمعادن/السبائك. يعمل تفريغ المعادن بالموجات فوق الصوتية على تحسين قوة الشد القصوى وليونة المادة. من حيث الفعالية وكفاءة المعالجة، تتفوق أنظمة الموجات فوق الصوتية الصناعية للطاقة على طرق التفريغ التجارية الأخرى. علاوة على ذلك، تم تحسين عملية ملء القالب بسبب لزوجة الذوبان المنخفضة نسبياً.

المبدأ: يتكون نظام معالجة ذوبان المعادن بالموجات فوق الصوتية من جزأين: مكون اهتزاز بالموجات فوق الصوتية ومولد بالموجات فوق الصوتية. يولد مكون الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية اهتزازات فوق صوتية - بما في ذلك بشكل أساسي محول طاقة بالموجات فوق الصوتية، ومحول سعة بالموجات فوق الصوتية، ورأس أداة - وينقل هذه الطاقة الاهتزازية إلى المعدن المنصهر.

يقوم محول الطاقة بتحويل الطاقة الكهربائية المدخلة إلى طاقة ميكانيكية، أي الموجات فوق الصوتية. ويتجلى ذلك من خلال قيام محول الطاقة بحركة ترددية طولية، بسعة عادةً في نطاق بضعة ميكرومترات. كثافة طاقة السعة هذه غير كافية ولا يمكن استخدامها مباشرة. يعمل محول السعة بالموجات فوق الصوتية على تضخيم سعة الموجات فوق الصوتية وفقًا لمتطلبات التصميم، ويعزل المعدن المنصهر عن نقل الحرارة، ويعمل أيضًا على إصلاح نظام الاهتزاز بالموجات فوق الصوتية بالكامل. يتم توصيل رأس الأداة بالموجات فوق الصوتية بمحول السعة، الذي ينقل اهتزاز الطاقة بالموجات فوق الصوتية إلى رأس الأداة، والذي ينبعث بعد ذلك طاقة الموجات فوق الصوتية إلى المعدن المنصهر.

أثناء عملية الضغط على التبريد أو الاهتزاز، يتلقى المعدن المنصهر موجات فوق صوتية، مما يسبب تغييرات كبيرة في هيكل الحبوب البلورية، وبالتالي تحسين الخصائص الفيزيائية المختلفة للمعدن.

الوظائف: ينقي الحبوب المعدنية، ويتجانس تكوين المعدن المنصهر والسبائك، ويحسن بشكل كبير من قوة ومقاومة التعب لمواد الصب، ويعزز الأداء العام للمواد.

الميزات: لا يغير نظام معالجة المعادن المنصهرة بالموجات فوق الصوتية معدات وعمليات الإنتاج الحالية، وهو سهل التركيب والتشغيل. يمكن استخدام نظام معالجة المعادن المنصهرة بالموجات فوق الصوتية لمعالجة المعادن بالموجات فوق الصوتية، وصقل الحبوب بالموجات فوق الصوتية، وتصلب المعادن بالموجات فوق الصوتية، والصب المستمر بالموجات فوق الصوتية، وما إلى ذلك.

التطبيقات: يتم تطبيقه على مجالات الصب بالتبريد المستمر مثل الصب بالجاذبية والصب بالضغط المنخفض للمعادن الخفيفة - على سبيل المثال، صب ألواح سبائك الألومنيوم وسبائك المغنيسيوم، وصب القوالب، وما إلى ذلك.