AT502641B1 - Verfahren und vorrichtung zur behandlung einer schmelze mit ultraschall - Google Patents

Description

2 AT 502 641 B1

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung einer Schmelze, insbesondere einer Metallschmelze wie eine Schmelze eines Leichtmetalls oder einer Leichtmetalllegierung, mit Ultraschall, wobei Ultraschallwellen über einen Schallleiter oder über ein Teil einer Vorrichtung, in welcher sich die Schmelze befindet oder durch welche sie hindurch bewegt wird, in die Schmel-5 ze eingebracht werden.

Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Behandlung einer Schmelze, insbesondere einer Metallschmelze wie eine Schmelze eines Leichtmetalls oder einer Leichtmetalllegierung, durch Einbringen von Ultraschallwellen in die Schmelze. 10

Bei vielen schmelzmetallurgischen Prozessen, beispielsweise bei einer Herstellung von Leichtmetallgussteilen, ist man bestrebt, die Schmelze vor einem Abgießen zu behandeln, z.B. bestmöglich zu reinigen und/oder zu entgasen. Verunreinigungen und/oder ein hoher Anteil an gelöstem Gas in der Schmelze können dazu führen, dass ein schmelzmetallurgisch hergestell-15 te,s Formteil nicht die gewünschte Güte aufweist. Dabei wirkt sich vor allem ein hoher Gasanteil der Schmelze nachteilig aus, weil dies auf Grund einer geringen Löslichkeit von Gasen im Festmetall eine Porenbildung im Formteil verursachen kann. Poren wiederum können Ausgangspunkte für ein spontanes Materialversagen bei Belastung des Formteiles darstellen. 20 Schon vor Jahrzehnten wurde erkannt, dass ein Kornfeinen sowie ein Reinigen und/oder Entgasen von Schmelzen, insbesondere von Metallschmelzen, mittels Ultraschalls grundsätzlich möglich ist. Durch Einbringen von Ultraschallwellen in eine Schmelze bilden sich in dieser Stellen mit starkem Unter- bzw. Überdruck. Ist der Unterdrück stark genug, so kann die Flüssigkeit auseinander gerissen werden und es bilden sich lokal Hohlstellen. Diese Erscheinung wird 25 Kavitation genannt. Bevor diese Hohlstellen wieder kollabieren, können in der Schmelze gelöste Gase, insbesondere Wasserstoff, durch den Unterdrück frei werden und die Hohlstellen füllen. Es bilden sich kleine Gasblasen, die aufsteigen, wenn sie eine bestimmte Größe erreicht haben. Insbesondere bei Leichtmetallschmelzen, z.B. Aluminiumschmelzen, lagern sich an den aufsteigenden Gasblasen durch eine niedrige Oberflächenenergie bedingt auch nichtmetalli-30 sehe Verunreinigungen an, welche zusammen mit den Gasblasen beim Aufsteigen derselben zur Oberfläche der Schmelze transportiert werden. Eine Voraussetzung für eine solche Reinigung bzw. Entgasung ist einerseits, dass Ultraschall mit ausreichender Intensität in die Schmelze eingebracht wird, so dass Kavitation auftritt. Andererseits darf eine Intensität des einge-brachten Ultraschalls nicht so groß sein, dass unmittelbar um die Stelle, an welcher er einge-35 bracht wird, eine so große Ansammlung von Gasblasen entsteht, dass eine weitere Ausbreitung des Ultraschalls in der Schmelze verhindert ist.

Obwohl durch eine Ultraschallbeaufschlagung eine Schmelze grundsätzlich gereinigt und/oder entgast sowie im Falle metallischer Schmelzen eine Kornfeinung erzielt werden kann, haben 40 sich solche Verfahren industriell bislang nicht durchsetzen können. Ein Grund hierfür liegt darin, dass im Gegensatz zu transparenten Flüssigkeiten, bei denen eine Wirkung des Schalls optisch beobachtet werden kann, in Schmelzen nicht oder nur sehr schwierig im Betrieb festgestellt bzw. vorausgesagt werden kann, ob Kavitation auftritt und gegebenenfalls wie deren Wirkungen sind. Man ist nach dem Stand der Technik daher mehr oder minder auf eine Vielzahl von Ein-45 zelversuchen angewiesen, um geeignete Beschallungsbedingungen für Schmelzen zu finden.

Vom Stand der Technik ausgehend setzt sich die Erfindung zum Ziel, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem auf einfache Weise geeignete Beschallungsbedingungen gefunden und eingestellt werden können. 50

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, welche auf einfache Weise eine Feststellung erlaubt, ob geeignete Beschallungsbedingungen für eine Schmelze vorliegen. 55 Das verfahrensmäßige Ziel der Erfindung wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 erreicht. 3 AT 502 641 B1

Vorteilhafte Varianten eines erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 8.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass bei der Erzeugung und Weiterleitung eines 5 Schalls in eine Schmelze Oberschwingungen der eingekoppelten Ultraschallwelle entstehen. Beim Auftreten von Kavitation in der Schmelze verringert sich eine Intensität dieser Oberschwingungen und es tritt ein breitbandiges, rauschbehaftetes Signal auf, dessen spektrale Intensitätsverteilung und dessen Intensitätsverhältnis relativ zu den Oberschwingungen charakteristisch für einen Zustand der Kavitation ist. 10

Diese Erkenntnis wird bei einem erfindungsgemäßen Verfahren ausgenutzt: Auftretende akustische Schwingungen werden im Frequenzbereich zumindest einer Oberschwingung der Ultraschallwellen bzw. in einem Frequenzbereich zwischen Oberschwingungen beobachtet. Gleichzeitig wird eine Energie und/oder Leistung bei der Einbringung von Ultraschallwellen so ange-15 passt, dass eine Amplitude der zumindest einen Oberschwingung verringert wird und ein breitbandiges Rauschen auftritt. Sobald dies der Fall ist, ist in der Schmelze Kavitation gegeben und es können die gewünschten Effekte in Bezug auf eine Kornfeinung, Reinigung und/oder Entgasung der Schmelze erreicht werden. Eine Anpassung der Energie und/oder Leistung der einge-brachten Ultraschallwellen kann dabei gegebenenfalls auch solange durchgeführt werden, bis 20 einzelne Oberschwingungen minimiert oder verschwunden sind.

Vorteile eines erfindungsgemäßen Verfahrens sind daher insbesondere darin zu sehen, dass geeignete Beschallungsbedingungen zur Behandlung einer Schmelze mit Ultraschall auf einfache Weise gefunden und eingestellt werden können. Dies ist eine Grundvoraussetzung für eine 25 hohe Reproduzierbarkeit von Ultraschallbehandlungen. Im Übrigen kann auch ein Energieeintrag genau abgestimmt werden, indem Ultraschallwellen mit einer Intensität in die Schmelze eingebracht werden, welche gerade zur Erzeugung von Kavitation ausreichend ist.

Eine Energie und/oder Leistung kann auf einfache Weise angepasst werden, wenn eine Ampli-30 tude und/oder Frequenz der eingebrachten Ultraschallwellen verändert wird.

Gleichzeitig oder alternativ ist es auch möglich, eine Energie und/oder Leistung durch Änderung einer Dauer und/oder Pulsrate beim Einbringen von Ultraschallwellen anzupassen. Ein gepulster Betrieb kann bei Schmelzen empfehlenswert sein, um nach einer Kavitationsphase den 35 gebildeten Gasblasen ein störungsfreies Aufsteigen an eine Schmelzenoberfläche während einer kavitationsfreien Zeit zu ermöglichen.

Auftretende akustische Schwingungen werden bevorzugt mit einem Ultraschallmikrophon aufgenommen, wobei dessen Frequenzbandbreite zumindest den Bereich um eine Oberschwin-40 gung der Ultraschallwellen umfasst. Ein solches Mikrophon kann an jeder geeigneten Position, an welcher eine Messung akustischer Schwingungen möglich ist, untergebracht werden. Solche Positionen stellen beispielsweise ein Schallleiter oder ein an die Schmelzenoberfläche anschließender Gasraum dar. Bevorzugt ist es in diesem Zusammenhang jedoch, dass die akustischen Schwingungen in der Schmelze und/oder an der Vorrichtung gemessen werden. Bei 45 Messung in der Schmelze kann ein unmittelbares Bild der Verhältnisse in dieser erhalten werden. Messungen an einer Vorrichtung bringen insbesondere bei Einleitung von Ultraschallwellen über einen zentral in die Schmelze eintauchenden Schallleiter den Vorteil, dass festgestellt werden kann, ob sich die Ultraschallwellen bzw. Kavitationserscheinungen bis zu einzelnen Komponenten der Vorrichtung, z.B. eine Wand derselben, hin erstrecken. 50

Im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann es auch vorgesehen sein, dass die akustischen Schwingungen durch mehrere im Volumen der Schmelze gleichmäßig verteilt angeordnete Ultraschallmikrophone aufgenommen werden. Insbesondere bei großen Schmelzenvolumen kann dadurch festgestellt werden, ob Kavitation im gesamten Volumen der 55 Schmelze oder nur an einzelnen Positionen auftritt. Ist letzteres der Fall, so kann eine Energie 4 AT 502 641 B1 und/oder Leistung der Ultraschallwellen optimiert werden, um in allen Bereichen der Schmelze Kavitation zu erzielen.

Die akustischen Schwingungen werden bevorzugt im Bereich zwischen 0 bis 500 kHz abge-5 messen. Dadurch ist es möglich, bei Anregung mit üblichen Hochleistungsgeneratoren, z.B. mit einer Frequenz von 20 kHz, mehrere Oberschwingungen aufzunehmen, wodurch sowohl die Zuverlässigkeit einer Aussage über ein Vorliegen von Kavitation erhöht ist. Darüber hinaus werden im Bereich zwischen 0 bis zu einigen Hz auch Schwingungen der mechanischen Strukturen, z.B. eines Schmelzenbehältnisses erfasst. Durch eine Analyse dieser Geräusche bzw. io Schwingungen kann auf ein Verhalten der Vorrichtung und eine eventuelle Gefährdung durch die Beschallung, insbesondere Vibrationen und Erosion durch Kavitation an einer Wand, geschlossen werden.

Um während einer Behandlung einer Schmelze mit Ultraschall annähernd konstante Bedingun-15 gen zu haben, kann es bevorzugt sein, die Energie und/oder Leistung der Ultraschallwellen kontinuierlich anzupassen, vorzugsweise durch Regelung.

Das weitere Ziel der Erfindung wird durch eine Vorrichtung der eingangs genannten Art erreicht, welche zumindest ein Element umfasst, mit welchem akustische Schwingungen im Frequenzbe-20 reich zumindest einer Oberschwingung und/oder im Frequenzbereich zwischen Oberschwingungen der Ultraschallwellen beobachtbar sind.

Die mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielten Vorteile sind insbesondere darin zu sehen, dass sie im Betrieb auf einfache Weise eine Feststellung erlaubt, ob geeignete Beschal-25 lungsbedingungen für eine Schmelze vorliegen. Tritt im Frequenzbereich zumindest einer Oberschwingung bzw. in einem Frequenzbereich zwischen Oberschwingungen ein breitbandiges Rauschen auf, so ist in der Schmelze Kavitation gegeben. Ist dies nicht der Fall, so kann eine Energie und/oder Leistung der eingebrachten Ultraschallwellen verändert werden, bis eine Kavitation erreicht wird bzw. ein breitbandiges Rauschen im beobachteten Frequenzbereich 30 sichtbar ist.

In einer einfachen Ausführungsform ist das Element ein Signalwandler, vorzugsweise ein piezoelektrisches, magnetostriktives oder kapazitives Mikrophon. 35 Um ein möglichst aussagekräftiges räumliches Bild von Kavitationserscheinungen in der Schmelze zu erhalten, ist es von Vorteil, dass mehrere Elemente vorgesehen sind. Diese Elemente, beispielsweise Mikrophone, können am Schallleiter oder auch im Gasraum, welcher an eine Schmelzenoberfläche angrenzt, positioniert sein. Bevorzugt ist es jedoch, dass die genannten Elemente in einem Schmelzenbehältnis und/oder einer Wand des Schmelzenbehält-40 nisses bzw. einer schmelzeführenden Vorrichtung angebracht sind. Insbesondere eine gleichmäßige Verteilung von Elementen im Schmelzenbehältnis erlaubt es, festzustellen, ob in allen Volumenbereichen einer Schmelze Kavitation auftritt. Analog kann es günstig sein festzustellen, ob Kavitationserscheinungen bis zu einer Wand eines Schmelzenbehältnisses bzw. einer schmelzeführenden Vorrichtung Vordringen, was durch Befestigung der Elemente am Schmel-45 zenbehältnis bzw. der schmelzeführenden Vorrichtung erreicht werden kann. Günstig ist es weiter, wenn das Element ein zur Beobachtung akustischer Schwingungen im Bereich von 0 bis 500 kHz ausgelegtes Ultraschallmikrophon ist. Dies ermöglicht es, bei Anregung mit üblichen Hochleistungsgeneratoren, z.B. mit einer Frequenz von 20 kHz, mehrere so Oberschwingungen aufzunehmen, was zu einer erhöhten Zuverlässigkeit einer Aussage über ein Vorliegen von Kavitation führt. Außerdem können niederfrequente Schwingungen eines Schmelzenbehältnisses bzw. einer schmelzeführenden Vorrichtung erfasst werden, was Rückschlüsse auf deren Belastungen erlaubt. 55 In diesem Zusammenhang empfiehlt es sich, um eine möglichst rasche Aussage über Beschäl- 5 AT 502 641 B1 lungsbedingungen zu erhalten, wenn eine Einrichtung zur Messung und Analyse der vom Element zur Beobachtung der akustischen Schwingungen ausgegebenen Signale, insbesondere deren Frequenzen und/oder Amplituden, vorgesehen ist. Als Analysator geeignet sind Akkusti-kanalysatoren passender Bandbreite in Mehrkanal- oder Einkanaltechnik. Bewährt hat sich eine 5 Online-Analyse mittels Fast-Fourier-Transformation, die einen Überblick über den gesamten Frequenzbereich während eines laufenden Prozesses und eine Extraktion der für eine Steuerung oder Regelung eines Prozesses relevanten Daten erlaubt.

Um eine Ultraschallbehandlung weitgehend automatisiert durchführen zu können, kann weiters io eine Einrichtung zum Regeln einer Energie und/oder Leistung der eingebrachten Ultraschallwellen in Abhängigkeit der beobachteten akustischen Schwingungen im Bereich zumindest einer Oberschwingung der Ultraschallwellen vorgesehen sein.

Weitere Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus dem Zusammenhang der 15 Beschreibung sowie dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel, anhand dessen die Erfindung noch weitergehend erläutert ist.

Es zeigen: 20 Figur 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung;

Figur 2 einen Intensitätsverlauf eines Frequenzspektrums im Frequenzbereich einer vierten bis neunten Oberschwingung sowie ein Verschwinden von Oberwellen und ein Auftreten von breitbandigem Rauschen bei Einsetzen von Kavitation nach Anpassung einer Ultraschallleistung; Figur 3 eine frequenzabhängige Darstellung einer zeitlichen Änderung eines Intensitätsverlau-25 fes beim Einsetzen von Kavitation;

Figur 4 Dichteindizes von Aluminiumschmelzen nach einer Beschallung nach Ultraschall.

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt. Die Vorrichtung weist einen Schallleiter 1 auf, welcher ein Zwischenstück 11 sowie einen Auskopplungsteil 12 umfasst. An 30 einem dem auskopplungsseitigen Ende gegenüberliegenden Ende ist der Schallleiter 1 mit einem piezoelektrischen Schallerzeuger 2 verbunden. Um eine möglichst gute Schallleitung zu ermöglichen, ist das Zwischenstück 11 sowohl gegenüber dem Auskopplungsteil 12 als auch gegenüber dem piezoelektrischen Schallerzeuger 2 verjüngt ausgebildet. 35 Der Schallerzeuger 2 ist mit einem Hochleistungsgenerator 3 verbunden, welcher eine Anregung des piezoelektrischen Schallerzeugers 2 mit einer Frequenz von 20 ± 0.5 kHz ermöglicht. Schallleiter 1 und piezoelektrischer Schallerzeuger 2 sind grundsätzlich so abgestimmt, dass eine Resonanzfrequenz dieses Schwingsystems im Arbeitsbereich des Hochleistungsgenerators 3 liegt. Auf Grund geänderter Bedingungen beim Einbringen in eine Schmelze, kann es 40 jedoch Vorkommen, dass eine Resonanzfrequenz des Schwingsystems außerhalb einer Arbeitsfrequenz des Hochleistungsgenerators 3 liegt. Um vor einer intensiven Ultraschallbeaufschlagung eine Resonanzfrequenz festzustellen, ist der piezoelektrische Schallerzeuger weiter mit einem frequenzvariablen Generator 4 verbunden, dessen Frequenzband breiter ist als jenes des Hochleistungsgenerators 3. Dies erlaubt es, dem piezoelektrischen Schallerzeuger 2 nach 45 Einbringen des Schallleiters 1 in die Schmelze S frequenzvariabel anzuregen und mit Hilfe eines ebenfalls vorgesehenen Spannungsmessgerätes 5 festzustellen, bei welcher Frequenz eine maximale Amplitude und somit eine Resonanzfrequenz gegeben ist. Sofern eine Resonanzfrequenz außerhalb einer Arbeitsfrequenz des Hochleistungsgenerators 3 liegt, kann eine Resonanzfrequenz durch Veränderung einer Länge des Schallleiters 11 in den Arbeitsbereich so des Hochleistungsgenerators 3 gebracht werden.

Weiter umfasst die in Figur 1 gezeigte Vorrichtung ein Ultraschallmikrophon 7, welches in eine Schmelze S eingebracht werden kann. Das Ultraschallmikrophon 7 ist mit einer Auswerteinheit 6 verbunden, die gegebenenfalls nach Digitalisierung eine graphische Darstellung der vom 55 Ultraschallmikrophon 7 aufgenommenen Signale ermöglicht. 6 AT 502 641 B1

Ist nun eine Schmelze S, wie in Figur 1 dargestellt, zu beschallen, so wird der Schallleiter 1 in die Schmelze S eingebracht und es wird nach Einstellung eines Temperaturgleichgewichtes der piezoelektrische Schallerzeuger 2 durch den frequenzvariablen Generator 4 mit variablen Frequenzen angeregt. Gleichzeitig werden mit dem Spannungsmessgerät 5 Spannungsamplituden 5 am piezoelektrischen Schallerzeuger 2 gemessen. Bei einer maximalen Amplitude liegt Resonanz vor und es ist eine Resonanzfrequenz ermittelt. Anschließend wird der piezoelektrische Schallerzeuger 2 durch den Hochleistungsgenerator 3 mit der ermittelten Resonanzfrequenz angeregt. Während dieser Phase werden mit dem Ultraschallmikrophon 7 akustische Schwingungen im Bereich von 0 bis 500 kHz aufgezeichnet. Dadurch können insbesondere Ober-io Schwingungen einer Grundschwingung der Ultraschallwellen beobachtet werden. Sind in der Schmelze Oberschwingungen beobachtbar, so wird eine Leistung des Hochleistungsgenerators 3 erhöht und/oder erfolgt eine Feinabstimmung einer Anregungsfrequenz, bis im Frequenzspektrum (Figur 2) ein breitbandiges Rauschen auftritt bzw. in der Schmelze Kavitation gegeben ist. Liegt Kavitation vor, so kann die Schmelze S bei den eingestellten Bedingungen effektiv 15 gereinigt bzw. entgast werden.

In Figur 2 sind akustische Schwingungen, wie sie mit einem Ultraschallmikrophon 7 in der Schmelze S beobachtet wurden, dargestellt. In der Messkurve A, welche einer Situation entspricht, in der keine Kavitation gegeben ist, sind scharfbandige Oberschwingungen erkennbar. 20 Bei Änderung einer Leistung und/oder Frequenz des Hochleistungsgenerators 3 verlieren diese Oberschwingungen an Intensität und es tritt im Frequenzspektrum neben den bzw. anstelle der scharfbandigen Oberschwingungen ein breites Rauschen auf (Messkurven B bzw. C). Dieses breitbandige Rauschen hebt sich deutlich vom Untergrund, dem Messkurve D entspricht, ab. Somit lassen sich optimale Bedingungen für ein Einbringen von Ultraschall in eine Schmelze S 25 auf einfache Weise finden.

Wenngleich in Figur 1 lediglich ein Ultraschallmikrophon 7 dargestellt ist, können auch mehrere gleichzeitig eingesetzt werden. Letzteres ist von Vorteil, wenn ein möglichst vollständiges Bild der Schallverteilung in der Schmelze erhalten werden soll. Möglich ist es auch, ein oder mehre-30 re bewegliche Ultraschallmikrophone einzusetzen.

In Figur 3 ist eine frequenzabhängige Darstellung einer zeitlichen Änderung eines Intensitätsverlaufes beim Einsetzen von Kavitation dargestellt. Die Darstellung wurde aus online gemessen Daten errechnet, indem im Frequenzbereich von 0 bis 500 kHz gemessene Daten einer 35 Fast-Fourier-Transformation unterworfen wurden. Wie anhand der Darstellung ersichtlich, kann eine bei Beschallung einer metallischen Schmelze unter Bedingungen gemäß Tabelle 1 gegebene Energieverteilung bzw. ein Auftreten von Kavitation anschaulich visualisiert werden, was eine effektive Prozesssteuerung ermöglicht. 40 Für eine wirkungsvolle Prozesssteuerung kann eine Regelung vorgesehen sein, welche in Abhängigkeit der Messergebnisse erfolgt. Es ist aber auch möglich, auf Basis anderer Führungsgrößen, zum Beispiel Temperatur oder Materialfluss bei fließenden Schmelzen, Energie und/oder Leistung der Ultraschallwellen zu regeln. Je nach zu behandelnder Schmelze kann ein kontinuierlicher oder gepulster Eintrag von Ultraschallwellen erfolgen. Zweckmäßig kann es 45 auch sein, Energie bzw. Leistung zeitabhängig zu variieren, beispielsweise indem Beschallungsprogramme mit Rampen und Halteperioden angewendet werden.

Tabelle T. Beschallungsprotokoll für eine Beschallung einer 50 kg Aluminiumschmelze bei 720 °C

Schritt Leistung [W] Zeitdauer [s] Ergebnis 1 100 90 zu Beginn schwache Kavitation, die bald abklingt 2 0(Pause) 90 55

Claims (14)

1. 7 AT 502 641 B1 Schritt Leistung [W] Zeitdauer [s] Ergebnis 3 100 90 zu Beginn schwache Kavitation, die bald abklingt 4 0(Pause) 90 5 100 90 zu Beginn schwache Kavitation, die bald abklingt 6 200 60 zu Beginn schwache Kavitation, die bald abklingt 7 400 30 zu Beginn schwache Kavitation, die bald abklingt 8 0(Pause) 60 9 400 60 schwache Kavitation 10 0(Pause) 60 11 100 60 schwache Kavitation 12 0(Pause) 60 13 920 120 stärkere Kavitation 14 0(Pause) 180 15 900 120 stärkere Kavitation 16 0(Pause) 180 17 900 360 stärkere Kavitation, die wieder abklingt In Figur 4 sind die Auswirkungen eines erfindungsgemäßen Verfahrens bei einer Herstellung 25 von Aluminiumgussblöcken mit einem Gewicht von 5 bzw. 20 kg dargestellt. Alle Schmelzen wurden vor einem Abgießen mit Ultraschall beaufschlagt, indem zuerst eine Resonanzfrequenz ermittelt und anschließend ein mit der Schmelze in Berührung stehendes Schwingsystem, wie in Figur 1 dargestellt, mit der Resonanzfrequenz unter Kavitationsbedingungen (Figur 2) beaufschlagt wurde. Die dargestellten Dichteindexwerte (Dl) wurden mittels Ultradichteprüfung ermit-30 telt. Dazu wurde der Schmelze bei definierter Temperatur eine Probe entnommen und in einen Stahltiegel definierter Temperatur gefüllt. Die Schmelzprobe wurde in einer Kammer unter Unterdrück erstarrt gelassen, wodurch in der Schmelze enthaltene Gase unter Porenbildung entwichen und die Probe aufschäumte. Parallel dazu wurde eine weitere Schmelzprobe entnommen und in einen gleichermaßen vorgewärmten Stahltiegel gefüllt. Diese Referenzprobe 35 erstarrte an der Atmosphäre, wodurch weniger Gas entwich als aus jener Probe, die dem Unterdrück ausgesetzt wurde. Setzt man die Dichte der an der Atmosphäre Probe patm mit der Dichte der unter 80 mbar Unterdrück erstarrten Probe p80 gemäß der Formel Dl _ Petm - Pta x10Q 40 Patm zueinander in Beziehung, so ergibt sich der Dichteindex Dl. Dieser erlaubt die Aussage, ob eine Schmelze vergossen werden kann oder ob der Wasserstoffgehalt so groß ist, dass mit Porenbildung im Zuge der Erstarrung zu rechnen ist. In der Praxis gilt die Regel, dass ein Dichteindex 45 <4 anzustreben ist. Wie aus Figur 4 ersichtlich, wird der angestrebte Dichteindexwert sowohl für 5 kg Schmelzen als auch für 20 kg Schmelzen erreicht (die in Figur 4 angegebene spezifische Energie ist auf die Generatorleistung und die Schmelzenmassen normiert). Dies belegt, dass mit einem erfin-50 dungsgemäßen Verfahren Aluminiumschmelzen vorzüglich entgast werden können. Patentansprüche: 1. Verfahren zur Behandlung einer Schmelze, insbesondere einer Metallschmelze wie eine 8 AT 502 641 B1 Schmelze eines Leichtmetalls oder einer Leichtmetalllegierung, mit Ultraschall, wobei Ultraschallwellen über einen Schallleiter oder über ein Teil einer Vorrichtung, in welcher sich die Schmelze befindet oder durch welche sie hindurch bewegt wird, in die Schmelze eingebracht werden, dadurch gekennzeichnet, dass im Frequenzbereich zumindest einer 5 Oberschwingung und/oder im Frequenzbereich zwischen Oberschwingungen der einge- brachten Ultraschallwellen akustische Schwingungen gemessen und die eingebrachten Ultraschallwellen in ihrer Energie und/oder Leistung zumindest solange angepasst werden, bis im Frequenzbereich einer Oberschwingung und/oder im Frequenzbereich zwischen Oberschwingungen breitbandiges Rauschen auftritt. 10
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie und/oder Leistung durch Veränderung einer Amplitude und/oder Frequenz der eingebrachten Ultraschallwellen angepasst wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie und/oder Leistung durch Änderung einer Dauer und/oder Pulsrate beim Einbringen der Ultraschallwellen angepasst wird.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die akusti- 20 sehen Schwingungen mittels zumindest eines Ultraschallmikrophons gemessen werden.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die akustischen Schwingungen in der Schmelze und/oder an der Vorrichtung gemessen werden.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die akusti schen Schwingungen durch mehrere im Volumen der Schmelze gleichmäßig verteilt angeordnete Ultraschallmikrophone aufgenommen werden.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die akusti- 30 sehen Schwingungen im Bereich zwischen 0 und 500 kHz gemessen werden.
8. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Energie und/oder Leistung der Ultraschallwellen kontinuierlich angepasst wird, vorzugsweise durch Regelung. 35
9. 9. Vorrichtung zur Behandlung einer Schmelze, insbesondere einer Metallschmelze wie eine Schmelze eines Leichtmetalls oder einer Leichtmetalllegierung, durch Einbringen von Ultraschallwellen in die Schmelze, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zumindest ein Element umfasst, mit welchem akustische Schwingungen im Frequenzbereich zumin- 40 dest einer Oberschwingung und/oder im Frequenzbereich zwischen Oberschwingungen der Ultraschallwellen beobachtbar sind.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Element ein Signalwandler ist, vorzugsweise ein piezoelektrisches, magnetostriktives oder kapazitives Mikrophon. 45
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Elemente vorgesehen sind.
12. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Ele- 50 ment ein zur Beobachtung akustischer Schwingungen im Bereich von 0 bis 500 kHz ausge legtes Ultraschallmikrophon ist.
13. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zur Messung und Analyse der vom Element zur Beobachtung der akustischen 55 Schwingungen ausgegebenen Signale, insbesondere deren Frequenzen und/oder Ampli- 9 AT 502 641 B1 tuden, vorgesehen ist.
14. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Regeln einer Energie und/oder Leistung der eingebrachten Ultraschallwellen 5 in Abhängigkeit der beobachteten akustischen Schwingungen im Bereich zumindest einer Oberschwingung der Ultraschallwellen vorgesehen ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55