超聲波金屬熔體

功率超聲處理金屬熔體技術(shù)是在金屬熔體凝固過(guò)程中或在金屬熔體凝固前，通過(guò)對(duì)金屬熔體施加超聲振動(dòng)來(lái)控制金屬凝固過(guò)程中組織和性能，與傳統(tǒng)的孕育變質(zhì)處理技術(shù)相比，應(yīng)用功率超聲處理金屬熔體技術(shù)來(lái)控制和細(xì)化金屬凝固組織。可以避免對(duì)環(huán)境和金屬材料本身的污染，因而對(duì)液態(tài)金屬熔體進(jìn)行功率超聲處理是獲得優(yōu)良組織和性能鑄件的有效方法之一，是挖掘高新技術(shù)材料潛能的主要途徑。

超聲波熔體處理方法對(duì)金屬鑄錠凝固組織的影響

超聲波空化導(dǎo)致熔體中非金屬雜質(zhì)的勻稱潤(rùn)濕。這些雜質(zhì)變成成核位點(diǎn)，這是凝固的起點(diǎn)。由于這些成核點(diǎn)產(chǎn)生于凝固前沿之前，所以不會(huì)引發(fā)樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)。枝晶破裂: 枝晶的熔化通常始于根部，緣由是局部溫度上升和偏析。UST 在熔體中產(chǎn)生了劇烈的對(duì)流(通過(guò)流體的質(zhì)量運(yùn)動(dòng)進(jìn)行傳熱) 和沖擊波，使得枝晶結(jié)構(gòu)破裂。由于局部溫度和成分變化，對(duì)流可以促進(jìn)枝晶的破裂，并促進(jìn)溶質(zhì)的集中。空化沖擊波有助于那些熔化的根部裂開(kāi)。

超聲波空化示意圖

除氣是功率超聲對(duì)液態(tài)和半固態(tài)金屬及合金的另一個(gè)重要作用。超聲波脫氣降低了金屬的孔隙率，從而在最終的金屬/合金產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)了更高的材料密度。金屬的超聲波脫氣提高了材料的極限拉伸強(qiáng)度和延展性。在有效性和處理效率方面，工業(yè)功率超聲系統(tǒng)在其他商業(yè)脫氣方法中效果是好的。此外，由于熔體粘度比較低，模具填充工藝得到改善。

超聲波金屬除氣示意圖

原理：

超聲波金屬熔體處理系統(tǒng)由超聲波振動(dòng)部件和超聲波發(fā)生器兩部分構(gòu)成：超聲波振動(dòng)部件用于產(chǎn)生超聲波振動(dòng)--主要包括超聲波換能器、超聲波變幅桿、工具頭，并將此振動(dòng)能量向金屬熔體中發(fā)射。

換能器將輸入的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，即超聲波。其表現(xiàn)形式是換能器在縱向作來(lái)回伸縮運(yùn)動(dòng)，振幅一般在幾個(gè)微米。這樣的振幅功率密度不夠，是不能直接使用的。超聲波變幅桿按設(shè)計(jì)需要放大超聲波振幅，隔離金屬熔體和熱能傳遞，同時(shí)也起到固定整個(gè)超聲波振動(dòng)系統(tǒng)的作用。超聲波的工具頭與變幅桿相連，變幅桿將超聲波能量振動(dòng)傳遞給工具頭，再由工具頭將超聲波能量發(fā)射到金屬熔體中。金屬熔體在冷卻或振壓過(guò)程中接受到超聲波，其晶體顆粒結(jié)構(gòu)等將會(huì)產(chǎn)生顯著變化，從而提高金屬的各種物理特性。

超聲波金屬處理系統(tǒng)

作用：

細(xì)化金屬晶粒、均勻金屬熔體及合金成分，顯著改善鑄造材料的強(qiáng)度、抗疲勞性，提升材料的綜合性能。

特點(diǎn)：

超聲波金屬熔體處理系統(tǒng)不改變現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備和工藝流程，安裝操作簡(jiǎn)便。超聲波金屬熔體處理系統(tǒng)可用于金屬超聲波處理，超聲波晶粒細(xì)化，超聲波金屬凝固，超聲波金屬連鑄等方面。

應(yīng)用：

應(yīng)用于輕金屬的重力鑄造、低壓鑄造等連續(xù)冷卻的鑄造領(lǐng)域--如鋁合金、鎂合金板材鑄造，模具的鑄造等。