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隨著科學技術的不斷進步，超聲金屬熔體設備已經被廣泛用于現代工業(yè)中。它是一種利用超聲空化現象產生的高溫高壓氣泡，在熔體中加速物理化學反應，從而達到高效能的新型熔體處理設備?！?o:p>

超聲金屬熔體設備通過超聲波的作用，可以有效地改善金屬的熔化、混合、分散等過程，使之達到更高的效率。在金屬熔體成形(鑄造)中引入超聲場，伴隨著聲空化和聲流等多種作用和相關反應，使得晶粒細化、組織均勻化、除氣除雜，獲得組織和良好性能；在焊接成形過程中施加超聲，可以細化焊縫金屬晶粒，去除焊縫氣孔，強化焊縫，減弱殘余應力。

液態(tài)金屬在超聲作用下，能滲入顆粒預制件中或與顆粒均勻混合，超聲浸鍍可以實現鋼絲鍍鋅、鍍鋁。

該設備分為垂直式和組合式兩種形式，其中組合式設備具有時間控制、溫度控制、溫度報警等功能，操作簡單。

一、超聲金屬處理原理

高能超聲具有的聲學效應。在金屬凝固過程中引入超聲振動，凝固組織從粗大的柱狀晶變?yōu)榫鶆蚣毜容S晶，金屬的宏觀及微觀偏析均得到改善。普遍認為，高能超聲波在超聲波處理、超聲波金屬處理、超聲波晶粒細化、超聲波金屬凝固、超聲波熔體消泡、超聲波結晶、超聲波聲空化、超聲波鑄造、超聲波凝固組織、超聲波金屬連鑄等方面都有用武之地。

超聲波對金屬熔體的氣泡消除也很有效，在超聲波的作用下氣泡的排出速度大大加快，能顯著提高金屬的品質。

被處理熔體盛在特定的容器中，如坩堝、熔煉爐、結晶爐，把超聲波能量發(fā)射到金屬熔體中有許多種方法。這其中，將超聲波工具頭插入熔體中，直接向熔融金屬液體發(fā)射超聲波，無疑是的一種。熔體在冷卻結晶的同時也被強烈的超聲波作用，材料特性隨之發(fā)生改變。對特定熔體而言，熔體量越少，超聲波發(fā)生器的輸出功率越大，超聲波作用的時間越長，則超聲波綜合作用強度就越高。也就是說，我們也可通過控制金屬熔體量的多少、超聲波發(fā)生器輸出功率的大小、以及超聲波作用的時間，來控制超聲波作用的效果，找到超聲波作用和實際效果的平衡點。

在需要特別大的超聲波功率的情況下，可以將多個超聲波單元組合使用，使超聲波功率得到成倍增加。

國內外眾多的專家學者、生產技術人員已經做過各種研究試驗，證明超聲波在處理金屬熔體過程中的顯著功效。

   二、超聲金屬處理設備組成

超聲波金屬熔體處理設備主要由超聲波驅動電源和超聲波振動設備兩部分組成，并通過專用電纜連接。

超聲波驅動電源起著將50Hz-60Hz的市電（交流220V）轉化為高功率、高頻率的電信號并輸出給超聲波振動部件的作用。超聲波振動設備主要包括大功率超聲波換能器、變幅桿、焊接法蘭、工具頭，用于產生超聲波振動，并向工藝對象中發(fā)射此振動能量。換能器在縱向做來回伸縮運動，從而將輸入的電能轉換成機械能（即超聲波），變幅桿依據設計需求來放大振幅，隔離反應溶液和換能器，一般情況下，變幅桿與發(fā)射頭之間連接有焊接法蘭，焊接法蘭起到固定整個超聲波振動系統的作用。變幅桿與工具頭相連，變幅桿將從換能器傳遞過來的超聲波振動能量傳遞給工具頭，最后通過工具頭將超聲波振動能量發(fā)射到工藝對象中。

圖1 金屬處理設備發(fā)射頭參考結構圖

圖中所示的是超聲波金屬熔體處理器的典型結構。根據實際生產設備的不同要求，超聲波處理器的結構形式和尺寸可以作相應的變動。

    三、超聲金屬熔體主要作用

去除雜質

鋼液中微小的夾雜物上浮是非常困難的，只有當它們聚集起來才會使上浮更加容易。使用超聲波金屬熔體在溶液中加入超聲波，超聲波駐波可以使溶液中夾雜物 粉末成功分層、集聚。

超聲波除氣

超聲波對熔融金屬中排除氣體的作用很大，超聲彈性振動在幾分鐘內可以使合金*除氣。超聲波振動導入熔融金屬中時，發(fā)現有空化現象產生，這是由于液相的連續(xù)性受到破裂后而產生了空洞，于是溶解在液態(tài)金屬中的氣體便向其中集中。超聲波的彈性振動促使氣泡核心的產生，并使它不斷長大，直至長大到能順利地從熔融金屬中排出的尺寸。

超聲波輔助靜態(tài)鑄造

提升鑄坯質量

超聲波金屬溶體設備可以作用于結晶器，以改善鑄坯的表面質量。超聲波對結晶器的振動可用于小方坯、大方坯和板坯，用超聲波振動時不用負滑動。在澆鑄小方坯和大方坯時，對結晶器施加超聲振動后可以得到很平滑的鑄坯表面。

細化晶粒

超聲振動凝固法生產鑄件時，超聲波在傳播時會產生正負交變的聲壓，形成射流，同時由于非線性效應會產生聲流和微聲流，而超聲空化在固體和液體界面會產生高速的微射流。超聲波液體中的空化效應，能夠削斷破壞枝晶，沖擊凝固前沿，增加攪拌擴散作用，可達到凈化組織、細化晶粒，使組織均勻化等作用。除振動引起的機械作用破壞枝晶外，超聲振動凝固的另一重要作用是提高了金屬液的有效過冷度，減小了臨界晶核半徑，從而增加了形核率，細化了晶粒。

使用超聲波對鋁溶液晶粒細化

鋁硅合金的連鑄過程中，進行超聲處理可以細化鑄坯的晶粒，進而改善這些合金的塑性和延展性，使其更好地應用到建材和汽車發(fā)動機活塞上。對鋁合金液施加超聲波，可避免氧化夾雜的生成，可使其顯微組織明顯細化。

    四、設備技術參數指標

  五、超聲金屬熔體產品特點

• 耐高溫：高承受溫度1300℃。

• 耐腐蝕：使用高強度鈦合金工具頭。

• 微分子間作用，效果直接、明顯。

• 安裝簡便：通過標準法蘭盤對接安裝，無需改變客戶現有的生產設備和工藝流程

   六、超聲金屬熔體應用領域

1.      高強度鋁合金、鎂合金鑄造

2.      鋁、鎂合金棒料、板料生產

3.      各種合金材料、電動機轉子等結晶除氣

4.      各種金屬基復合材料、高強度鋁合金活塞鑄造