Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 39. 28 september 1946 - Ultraljud inom metallurgin, av I Göransson
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
14 september 1946
943
Ultraljud inom metallurgin. Egenskaperna hos
ultraljud är mycket intressanta. Några betydelsefulla
metall-fysikaliska tillämpningar beskrives nedan.
Avgasning av smältor
Kavitation uppträder i vätskor genom ultraljud, varvid
gaser i t.ex. smälta metaller frigöres och därefter bortgår.
Utan avgasning kvarblir en större eller mindre mängd gas
i det stelnade godset i form av blåsor. Ultraljud kommer
för detta ändamål till praktisk användning. Frekvenser
av storleksordningen 530 kp/s är lämpliga. Exempel på
avgasning med ultraljud lämnas även från tillverkningen
av glas, men den använda frekvensen är i detta fall låg,
16 kp/s. Rutenbeck använder ultraljud för att röja för
blotta ögat osynliga ytsprickor och andra ytfel hos
metallföremål. Den gas, som häftar fast i defekterna, frigöres
av ultraljud och indikerar därigenom i en vätska
defektens läge.
Inverkan på metallers stelning och avsvalning
Talrika försök har utförts i detta avseende. Ultraljud har
alstrats dels på piezoelektrisk, dels på magnetostriktiv väg.
Sändaren har därvid skyddats mot skadlig upphettning
genom cirkulerande kylvatten.
Avsvalningsförloppet under inverkan av ultraljud röjer
flera intressanta fenomen. Enligt Sokoloff visar gjuten
zink en kortare avsvalningstid och en 10—20°C lägre
stel-ningstemperatur än normalt. Metallografisk undersökning
av erhållna prover visar, att behandling med ultraljud
medför en ändrad struktur. Zinken får en okänd,
dendri-tisk, räfflad kristallform. Schmid och Ehret har gjort
försök med kadmium, antimon, aluminium, duralumin och
silumin. Ultraljud av låg frekvens, 10 kp/s, men med hög
amplitud har använts. Det har alstrats på magnetostriktiv
väg. Dessa forskare bekräftar sänkningen av
stelnings-temperaturen enligt Sokoloff och framhåller, att ultraljud
ger en märklig mikrokristallin struktur av dendritisk
form. Denna struktur förändrar de mekaniska
egenskaperna hos metallerna. Brinelltalet t.ex. för duralumin
stiger från 78 till 96 kp/mm2.
Sänkningen av stelningstemperaturen under inverkan av
ultraljud är intimt förbunden med de allmänna
egenskaperna hos detta. Dock påpekar Schmid och Roll om
Soko-loffs experiment, att de observerade mikrokristallina
den-driterna beror på dispergering av järn från smältdegeln
vid zinkens gjutning. Det bildas då en legering FeZn, med
denna speciella kristallisationsform. Andra nya legeringar
har uppnåtts på liknande sätt inom systemen Fe—Pb,
Al—-Cu, Al—-Pb, Cu—Pb, Zn—Pb osv.
Intressanta arbeten har utförts på skilda håll rörande
ökningen av lösligheten för nickel och krom i stål med
hjälp av ultraljud.
I fråga om lösligheten av kol i järn, när ultraljud är
närvarande, har Fournier och Marinesco upprepat
Mois-sans diamantsyntes. Två elektroder av elektrolytjärn med
10 mm diameter och 300 mm längd har urborrats och
fyllts med så rent kol som möjligt (sockerkol). På
respektive elektrodklackar har anpassats två lika
kvartsstycken, vilka bringats i svängning 103 kp/s. Kvlomslag har
skyddat kvartserna mot upphettning från ljusbågen
mellan elektroderna. I ljusbågen, på ett hundratal ampere,
har under inverkan av ultraljud järnet nu upplöst kol i
övermättning. Kristallgroddar har därvid bildats i
dropparna av smält järn, innan de fallit ned i en behållare
med kolsyresnö. Efter upplösning i saltsyra av järnet och
separation från diverse föroreningar genom flotation i
vätskor med olika specifik vikt har ett glänsande
diamantpulver erhållits. I mikroskop visar pulvret mikrokristaller
av upp till 0,1 mm kornstorlek. Det är i synnerhet den
oerhörda lösligheten av kol i järn, som synes
anmärkningsvärd vid detta experiment. Det har ej undersökts,
om kolet i järnet befunnit sig i verklig eller kolloidal
lösning.
Dispergering av en metall i en annan vid gjutningen
Hertzl, Masing, Ritzau, Schmid och Ehret har utfört
dis-pergeringsförsök av en metall i en annan, t.ex. av bly i
aluminium och silumin. Blyhaltiga metaller är merendels
lättare att bearbeta än de rena. Experimenten har utförts
i deglar med magnetostriktion. Det tunga blyet på
bottnen av smältdegeln dispergeras i form av små droppar
(d æ 0,04 mm) in i den lättare fasen. På analogt sätt kan
t.ex. kadmium dispergeras i silumin.
Förtenning av aluminium
Kopparbristen ökar efterfrågan på aluminium. Inom
elek-troindustrin har aluminium i vissa fall använts vid
montage och för rotorhärvor. Ledarna måste emellertid lödas
ihop på ett utgångsställe eller vid en kollektorlamell.
Dessvärre bildar kontaktstället aluminium—koppar en svag
punkt ur korrosionssynpunkt. Dessa svårigheter elimineras
vid föregående förtenning av aluminiet under ultraljud
Man kan därefter löda på vanligt sätt och använda
aluminium i strömmontage, radioelektriska kablar och i
motorhärvor precis som koppar.
Aluminiumtråden passerar på bestämd tid genom degeln
med smält tenn, som genomströmmas av ultraljud med
kraftig amplitud. Förtenningen verkställes som för vanlig
koppartråd och lyckas lika bra.
Kemiska egenskaper hos metaller
Ultraljud gör metallerna mera aktiva i kemiskt avseende.
Amalgamerad aluminium t.ex. oxideras hastigare i luft
under inverkan av ultraljud.
Intressanta är försöken med nitrering av stål. Arbeten av
Mahoux, Mahoux och Guillet, Meyer och Ellander
uppvisar påskyndad kväveinvandring genom ultraljud. Utan
ultraljud blir en stålstav under 9 h vid 500° i
ammoniakgas nitrerad till 0,01 mm djup med obetydlig
hårdhetsändring. Under samma betingelser men med ultraljud
når nitreringen till 0,35 mm djup, och Vickers-talet
tredubblas.
Angrepp av klor på olika metaller påskyndas enormt av
ultraljud.
Man vet, att platina löser väte i värme. Med ultraljud
försiggår diffusionen påtagligt även vid låg temperatur
och för starka amplituder t.o.m. vid rumstemperatur.
Gasgenomsläppligheten hos metallerna påverkas av
ultraljud på liknande sätt som av temperaturen.
Magnetiska egenskaper m.m.
Schmid och Jetter har undersökt magnetiska
egenskaperna hos nickel vid ultraljud av 10—20 kp/s med hög
amplitud. Vid låg amplitud visar metallen normal
magnetisering, medan större amplituder ger en kraftigt
ökande magnetisering. En viss tröskelamplitud synes
föreligga.
Den vanliga utmattningsprovningen med t.ex. 3 000
belastningsväxlingar per minut kräver en avsevärd tid. Man
kan i princip utföra provningen med hjälp av ultraljud
Därvid bör emellertid utmattningsgränsens
frekvensberoende beaktas.
Omvandlingen hos tenn från vitt, tetragonalt
(rymdcen-trerat) till grått, kubiskt (diamanttyp) vid avkylning och
vice versa vid återuppvärmning påverkas av ultraljud.
Omvandlingen ernås relativt lätt med ultraljud vid någon
i förhållande till omvandlingspunkten 12°C lämplig
temperatur. Vid t.ex. —20° uppträder den grå
tennmodifikationen i ultraljud av 750 kp/s utan föregående
kristallgroddar efter ungefär en timme. En tredje
allo-trop modifikation har av en del forskare misstänkts
förekomma.
I kontakt med en vätska blir metallerna vid närvaro av
ultraljud mer eller mindre hastigt erroderade och
disper-gerade. I en gas erhålles vid ultraljud forcerad oxidering,
klorering, nitrering osv. I vakuum erhålles en
fotoelektrisk effekt, vilken på vanligt sätt kan påvisas. Metaller
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
