مبدأ ومقدمة الانحلال المعدني بالموجات فوق الصوتية

تعد تقنية الانحلال بالموجات فوق الصوتية طريقة فعالة ومنخفضة التكلفة لإنتاج مساحيق معدنية دقيقة.المساحيق المنتجة باستخدام هذه الطريقة لها كروية جيدة، وحجم جسيمات يمكن التحكم فيه، وتوزيع ضيق الحجم، مما يجعلها تقنية واعدة في صناعة مساحيق المعادن.يعد الانحلال المعدني بالموجات فوق الصوتية أحد تطبيقات تقنية الانحلال بالموجات فوق الصوتية، ومبادئه مشابهة لمبادئ الانحلال بالموجات فوق الصوتية.

يتضمن الانحلال المعدني بالموجات فوق الصوتية عملية تحويل المعدن المنصهر (السائل) إلى قطرات رذاذ دقيقة في الطور الغازي.يتم تطبيق اهتزازات الموجات فوق الصوتية عالية التردد على سطح المعدن المنصهر، مما يؤدي إلى انفصال القطرات وانفصالها عن السطح بسبب قمم الموجات فوق الصوتية.مع زيادة وتيرة الموجات فوق الصوتية تدريجيا، تصبح القطرات المذرية أدق.مع العمل المستمر للاهتزازات فوق الصوتية، يمكن الحصول على قطرات دقيقة للغاية.

أشكال الانحلال المعدني بالموجات فوق الصوتية

إن ذرات المعادن بالموجات فوق الصوتية هي عملية استخدام اهتزازات الموجات فوق الصوتية عالية التردد لتوليد قطرات رذاذ دقيقة من المعدن المنصهر في الطور الغازي، والتي تتصلب بعد ذلك إلى مسحوق معدني بعد التبريد.

يتضمن النموذج الأول الاتصال المباشر أو غير المباشر بين المعدن المنصهر ورأس الانحلال بالموجات فوق الصوتية.يتم تحويل وتضخيم الموجات الكهرومغناطيسية عالية التردد الناتجة عن المولد بواسطة محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية ومغير السعة، مما يؤدي في النهاية إلى نقل الاهتزازات عالية التردد إلى تدفق المعدن المنصهر.يتم تفتيت المعدن المنصهر تحت اهتزازات الموجات فوق الصوتية عالية التردد.

يتضمن النموذج الثاني تركيز الطاقة الناتجة عن اهتزازات الموجات فوق الصوتية عالية التردد في مساحة صغيرة واستخدام الموجات فوق الصوتية مباشرة لتفتيت المعدن المنصهر.

يجمع الشكل الثالث بين الانحلال بالموجات فوق الصوتية وتقنيات الانحلال التقليدية لإنشاء تقنية انحلال هجينة جديدة.

آلية الانحلال بالموجات فوق الصوتية

هناك تفسيران لآلية الانحلال بالموجات فوق الصوتية: نظرية موجة التوتر السطحي ونظرية موجة الصدمات الدقيقة.تشير وجهة نظر التسوية إلى أن كلتا النظريتين تلعبان دورًا في الانحلال بالموجات فوق الصوتية.

نظرية موجة التوتر السطحي

تحت تأثير موجات التوتر السطحي، عندما تصل سعة السائل المهتز إلى قيمة معينة، تطير القطرات من ذروة الموجة وتشكل ضبابًا.تولد موجات التوتر السطحي قطرات عند قمم الموجة، ويتناسب حجم القطرات مع الطول الموجي لموجات التوتر السطحي.تحت تأثير موجات التوتر السطحي، يتم تفتيت المعدن السائل من السطح بواسطة تردد الموجات فوق الصوتية والسطح المهتز للقطرات.في انحلال الغاز بالموجات فوق الصوتية، يتأثر تدفق المعدن المنصهر ويجزأ بواسطة نبضات غاز متعددة عالية السرعة.

نظرية موجة الصدمات الصغيرة

تقترح نظرية موجة الصدمات الصغيرة أن الانحلال بالموجات فوق الصوتية يرتبط بالتجويف، والذي يشير إلى توليد عدد كبير من الفقاعات عندما تعمل اهتزازات الموجات فوق الصوتية عالية التردد على المعدن المنصهر.هذه الفقاعات تنمو وتنهار بشكل مستمر.أثناء إغلاق الفقاعات، يتحول الاهتزاز المؤثر على السائل إلى شغل مبذول على الفقاعات.عندما تنهار الفقاعات، يتحول بعض طاقتها إلى حرارة وإشعاع ضوئي، وتنتج الطاقة المتبقية إشعاع موجة الصدمات الصغيرة.تشير هذه النظرية إلى أن التجويف الناتج عن اهتزازات الموجات فوق الصوتية عالية التردد تحت سطح السائل يؤدي في النهاية إلى تكوين القطرات.

مقدمة المعدات

مولد الموجات فوق الصوتية

يقوم مولد الموجات فوق الصوتية بتحويل تيار متردد 220 فولت إلى ذبذبات كهربائية عالية التردد لتوفير طاقة كهربائية كافية لمعدات الانحلال بأكملها.

محول الموجات فوق الصوتية

النوع الأكثر شيوعًا هو محول الطاقة الخزفي الكهرضغطي من نوع الساندويتش.وتتمثل وظيفتها في تحويل إشارات التذبذبات الكهربائية عالية التردد إلى اهتزازات ميكانيكية، وتحويل الطاقة الكهربائية إلى اهتزازات عالية التردد.

المغير السعة

يعمل مُعدِّل سعة الموجات فوق الصوتية، المعروف أيضًا باسم مكثف الموجات فوق الصوتية، على تضخيم إزاحة وسرعة الاهتزازات الميكانيكية، وتركيز طاقة الموجات فوق الصوتية في منطقة أصغر.

رأس الانحلال

رأس الانحلال بالموجات فوق الصوتية هو المكون الذي يتصل مباشرة بالمادة وهو مصنوع بشكل عام من سبيكة.يتم تحديد نقطة انصهار المعدن المذرّر بواسطة مادة رأس التذرية، مما يجعل هذه الطريقة أكثر ملاءمة لتحضير المعادن والسبائك ذات نقطة الانصهار المتوسطة إلى المنخفضة.ينقل محول الطاقة ومغير السعة اهتزازات عالية التردد إلى رأس الانحلال، الذي يعمل على المعدن المنصهر، ويحول المعدن المنصهر إلى جزيئات دقيقة أو مسحوق.

عملية الانحلال

ذرات المعادن بالموجات فوق الصوتية هي عملية استخدام اهتزازات فوق صوتية عالية السرعة للتأثير على تدفقات المعدن المنصهر أو السبائك وتفتيتها، مما يؤدي في النهاية إلى إنتاج مسحوق معدني ناعم.يتضمن الانحلال بالموجات فوق الصوتية للمعادن قيام المولد بتحويل التيار المتردد إلى موجات كهرومغناطيسية عالية التردد، والتي يتم تحويلها بعد ذلك إلى اهتزازات عالية التردد بواسطة محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية.يتم أخيرًا نقل الاهتزازات المضخمة إلى رأس الأداة (رأس الانحلال) باستخدام مُعدِّل السعة.عندما يعمل رأس الانحلال بالموجات فوق الصوتية على المعدن المنصهر، ينتشر المعدن المنصهر إلى فيلم سائل تحت الاهتزازات عالية التردد.عندما تصل سعة الموجات فوق الصوتية إلى مستوى معين، يتحطم المعدن المنصهر، وتتطاير القطرات المجزأة من السطح المهتز، لتشكل ضبابًا.

يمكن تقسيم عملية تفتيت المعادن بالموجات فوق الصوتية تقريبًا إلى مرحلتين: التجزئة والتكثيف.تتضمن المرحلة الأولى تكسير المعدن أو السبائك الساخنة والمذابة، مما يؤدي إلى إنتاج قطرات معدنية والتأثير على حجم مسحوق المعدن النهائي.تحدد المرحلة الثانية من التكثيف تكوين الجزيئات المعدنية النهائية، مما يؤثر بشكل مباشر على شكل مسحوق المعدن، ويتضمن بشكل أساسي التوصيل الحراري.