超声波金属熔体原理及应用

超声处理金属熔体技术是在金属熔体凝固过程中或凝固前，通过对金属熔体施加超声波来控制金属凝固过程中的工作性能，与传统的孕育变质处理性能相比，功率超声波处理金属熔体技术来控制和细化金属的凝固组织，从而避免对环境和金属材料的污染，对液态金属熔体进行功率超声处理是获得优良组织和性能的有效方法，是挖掘技术材料潜能的重要的途径之一。

超声波熔体处理方法对金属铸锭凝固组织的影响

超声波空化导致熔体中非金属杂质的润湿，这些杂质变成核位点，即凝固的起点。由于这些成核点产生于凝固前沿之前，所以不会引发树枝状结构的生长。枝晶破裂: 枝晶的熔化通常始于根部，缘由是局部温度上升。由于局部温度和成分变化，对流可以促进枝晶的破裂，并促进溶质的集中。空化冲击波有助于那些熔化的根部裂开。

超声波空化示意图

除气是功率超声对液态和半固态金属及合金的另一个重要作用。超声波脱气降低了金属的孔隙率，从而在最终的金属/合金产品中实现了更高的材料密度。金属的超声波脱气提高了材料的极限拉伸强度和延展性。在有效性和处理效率方面，工业功率超声系统在其他商业脱气方法中效果是好的。此外，由于熔体粘度比较低，模具填充工艺得到改善。

超声波金属除气示意图

原理：超声波金属熔体处理系统由超声波振动部件和超声波发生器两部分构成：超声波振动部件用于产生超声波振动--主要包括超声波换能器、超声波变幅杆、工具头，并将此振动能量向金属熔体中发射。

换能器将输入的电能转换成机械能，即超声波。其表现形式是换能器在纵向作来回伸缩运动，振幅一般在几个微米。这样的振幅功率密度不够，是不能直接使用的。超声波变幅杆按设计需要放大超声波振幅，隔离金属熔体和热能传递，同时也起到固定整个超声波振动系统的作用。超声波的工具头与变幅杆相连，变幅杆将超声波能量振动传递给工具头，再由工具头将超声波能量发射到金属熔体中。金属熔体在冷却或振压过程中接受到超声波，其晶体颗粒结构等将会产生显著变化，从而提高金属的各种物理特性。

超声波金属处理系统

作用：细化金属晶粒、均匀金属熔体及合金成分，显著改善铸造材料的强度、抗疲劳性，提升材料的综合性能。

特点：超声波金属熔体处理系统不改变现有的生产设备和工艺流程，安装操作简便。超声波金属熔体处理系统可用于金属超声波处理，超声波晶粒细化，超声波金属凝固，超声波金属连铸等方面。

应用：应用于轻金属的重力铸造、低压铸造等连续冷却的铸造领域--如铝合金、镁合金板材铸造，模具的铸造等。