超聲波金屬熔體

功率超聲處理金屬熔體技術是在金屬熔體凝固過程中或在金屬熔體凝固前，通過對金屬熔體施加超聲振動來控制金屬凝固過程中組織和性能，與傳統的孕育變質處理技術相比，應用功率超聲處理金屬熔體技術來控制和細化金屬凝固組織。可以避免對環境和金屬材料本身的污染，因而對液態金屬熔體進行功率超聲處理是獲得優良組織和性能鑄件的有效方法之一，是挖掘高新技術材料潛能的主要途徑。

超聲波熔體處理方法對金屬鑄錠凝固組織的影響

超聲波空化導致熔體中非金屬雜質的勻稱潤濕。這些雜質變成成核位點，這是凝固的起點。由于這些成核點產生于凝固前沿之前，所以不會引發樹枝狀結構的生長。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 在熔體中產生了劇烈的對流(通過流體的質量運動進行傳熱) 和沖擊波，使得枝晶結構破裂。由于局部溫度和成分變化，對流可以促進枝晶的破裂，并促進溶質的集中。空化沖擊波有助于那些熔化的根部裂開。

超聲波空化示意圖

除氣是功率超聲對液態和半固態金屬及合金的另一個重要作用。超聲波脫氣降低了金屬的孔隙率，從而在最終的金屬/合金產品中實現了更高的材料密度。金屬的超聲波脫氣提高了材料的極限拉伸強度和延展性。在有效性和處理效率方面，工業功率超聲系統在其他商業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由超聲波振動部件和超聲波發生器兩部分構成：超聲波振動部件用于產生超聲波振動--主要包括超聲波換能器、超聲波變幅桿、工具頭，并將此振動能量向金屬熔體中發射。

換能器將輸入的電能轉換成機械能，即超聲波。其表現形式是換能器在縱向作來回伸縮運動，振幅一般在幾個微米。這樣的振幅功率密度不夠，是不能直接使用的。超聲波變幅桿按設計需要放大超聲波振幅，隔離金屬熔體和熱能傳遞，同時也起到固定整個超聲波振動系統的作用。超聲波的工具頭與變幅桿相連，變幅桿將超聲波能量振動傳遞給工具頭，再由工具頭將超聲波能量發射到金屬熔體中。金屬熔體在冷卻或振壓過程中接受到超聲波，其晶體顆粒結構等將會產生顯著變化，從而提高金屬的各種物理特性。

超聲波金屬處理系統

作用：

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

特點：

超聲波金屬熔體處理系統不改變現有的生產設備和工藝流程，安裝操作簡便。超聲波金屬熔體處理系統可用于金屬超聲波處理，超聲波晶粒細化，超聲波金屬凝固，超聲波金屬連鑄等方面。

應用：

應用于輕金屬的重力鑄造、低壓鑄造等連續冷卻的鑄造領域--如鋁合金、鎂合金板材鑄造，模具的鑄造等。