Tratamiento ultrasónico de metales fundidos

Tratamiento ultrasónico de metales fundidos

El tratamiento ultrasónico de potencia de metales fundidos implica la aplicación de vibraciones ultrasónicas a la masa fundida durante o antes de la solidificación para controlar su microestructura y propiedades. En comparación con las técnicas tradicionales de modificación de la inoculación, este método controla y refina la microestructura solidificada. Evita la contaminación ambiental y de materiales, lo que lo convierte en un método eficaz para obtener piezas fundidas con microestructura y propiedades excelentes, y un enfoque clave para desbloquear el potencial de los materiales de alta tecnología.

La cavitación ultrasónica provoca una humectación uniforme de las impurezas no metálicas de la masa fundida. Estas impurezas se convierten en sitios de nucleación, el punto de partida de la solidificación. Debido a que estos sitios de nucleación ocurren antes del frente de solidificación, no se desencadena el crecimiento dendrítico. Fractura dendrítica: la fusión dendrítica generalmente comienza en la raíz debido al aumento de temperatura localizado y la segregación. El tratamiento ultrasónico (UST) genera convección intensa (transferencia de calor a través del movimiento de masas) y ondas de choque en la masa fundida, lo que provoca la fractura de la estructura dendrítica. Debido a cambios localizados de temperatura y composición, la convección puede promover la rotura de dendritas y la concentración de solutos. Las ondas de choque de cavitación facilitan el agrietamiento de raíces fundidas.

La desgasificación es otra función importante del ultrasonido de potencia para aleaciones y metales líquidos y semisólidos. La desgasificación ultrasónica reduce la porosidad de los metales, lo que da como resultado una mayor densidad del material en el producto final de metal/aleación. La desgasificación ultrasónica de metales mejora la resistencia máxima a la tracción y la ductilidad del material. En términos de efectividad y eficiencia de procesamiento, los sistemas de ultrasonido de potencia industrial superan a otros métodos de desgasificación comerciales. Además, el proceso de llenado del molde mejora debido a la viscosidad de la masa fundida relativamente baja.

Principio: El sistema ultrasónico de procesamiento de metales fundidos consta de dos partes: un componente vibratorio ultrasónico y un generador ultrasónico. El componente de vibración ultrasónica genera vibraciones ultrasónicas, que incluyen principalmente un transductor ultrasónico, un transformador de amplitud ultrasónico y un cabezal de herramienta, y transmite esta energía vibratoria al metal fundido.

El transductor convierte la energía eléctrica de entrada en energía mecánica, es decir, ondas ultrasónicas. Esto se manifiesta cuando el transductor realiza un movimiento alternativo longitudinal, con una amplitud típicamente del orden de unos pocos micrómetros. Esta densidad de potencia de amplitud es insuficiente y no se puede utilizar directamente. El transformador de amplitud ultrasónica amplifica la amplitud ultrasónica de acuerdo con los requisitos de diseño, aísla el metal fundido de la transferencia de calor y también sirve para fijar todo el sistema de vibración ultrasónica. El cabezal de la herramienta ultrasónica está conectado al transformador de amplitud, que transmite la vibración de la energía ultrasónica al cabezal de la herramienta, que luego emite la energía ultrasónica al metal fundido.

Durante el proceso de enfriamiento o prensado por vibración, el metal fundido recibe ondas ultrasónicas, provocando cambios significativos en su estructura de grano cristalino, mejorando así diversas propiedades físicas del metal.

Funciones: Refina los granos de metal, homogeneiza el metal fundido y la composición de la aleación, mejora significativamente la resistencia y la resistencia a la fatiga de los materiales de fundición y mejora el rendimiento general de los materiales.

Características: El sistema de tratamiento ultrasónico de metal fundido no cambia los equipos ni procesos de producción existentes y es fácil de instalar y operar. El sistema de tratamiento ultrasónico de metal fundido se puede utilizar para el tratamiento ultrasónico de metales, refinamiento ultrasónico de granos, solidificación ultrasónica de metales, colada continua ultrasónica, etc.

Aplicaciones: Se aplica a campos de fundición con enfriamiento continuo, como fundición por gravedad y fundición a baja presión de metales ligeros, por ejemplo, fundición de placas de aleación de aluminio y magnesio, fundición de moldes, etc.