超聲波金屬液體晶粒細(xì)化處理系統(tǒng)

設(shè)備介紹：

    金屬的晶粒越細(xì)，晶體的界總面積就越大，位錯(cuò)就越多，需要協(xié)調(diào)的具有不同位向的晶粒越多，使金屬塑性變形的抗力越高，其強(qiáng)度和硬度就越高。金屬的晶粒越細(xì)，其塑性和韌性越高。因?yàn)榫ЯＴ郊?xì)，單位體積內(nèi)晶粒數(shù)目越多，參與變形的晶粒數(shù)目也越多，變形越均勻，使在斷裂前發(fā)生較大的塑性變形。塑性越高，金屬在斷裂前功耗較大，因而其韌性也越好。

我們?yōu)榱送瑫r(shí)提高金屬的強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性，所以要對金屬進(jìn)行晶粒細(xì)化處理，無疑是一種理想的選擇。

超聲波金屬液體晶粒細(xì)化處理系統(tǒng)

理論原理：

    是利用超聲波在熔液中的空化效應(yīng)，能夠削斷破壞枝晶，沖擊凝固前沿，增加攪拌擴(kuò)散，使組織均勻化，同時(shí)增加金屬材料拉升強(qiáng)度，提高金屬韌性。晶粒細(xì)小，境界面積大，可以有效防止位錯(cuò)和晶間滑移，也就是說要使材料斷裂需要更大的力。晶粒越細(xì)，枝晶間距越小，屈服強(qiáng)度也越高,同時(shí)硬度也越好。

設(shè)備的作用：

1、去除雜質(zhì)：金屬熔液中微小的夾雜物上浮是非常困難的，只有當(dāng)它們聚集起來才會(huì)使上浮變得更加容易。使用在溶液中加入超聲波，超聲波駐波可以使金屬熔液中的夾雜物粉末成功分層集聚，從而上浮。

2、除氣：超聲波對金屬熔液中氣體的排出有很大作用，超聲波的彈性振動(dòng)在幾分鐘內(nèi)可以使金屬熔液*除氣。超聲波振動(dòng)導(dǎo)入金屬熔液中時(shí)，會(huì)產(chǎn)生空化現(xiàn)象，這是由于液相的連續(xù)性受到破裂后而產(chǎn)生了空洞，于是溶解在金屬熔液中的氣體便向其中集中。超聲波的彈性振動(dòng)促使氣泡核心的產(chǎn)生，并使它不斷長大，直至長大到能順利地從金屬熔液中排出的尺寸。

3、提升鑄坯質(zhì)量：可以作用于結(jié)晶器，以改善鑄坯的表面質(zhì)量。超聲波對結(jié)晶器的振動(dòng)可用于小方坯、大方坯和板坯，用超聲波振動(dòng)時(shí)不用負(fù)滑動(dòng)。在澆鑄小方坯和大方坯時(shí)，對結(jié)晶器施加超聲波振動(dòng)后可以得到很平滑的鑄坯表面。

4、細(xì)化晶粒：超聲波振動(dòng)凝固法生產(chǎn)鑄件時(shí)，超聲波在傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生正負(fù)交變的聲壓，形成射流，同時(shí)由于非線性效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生聲流和微聲流，而超聲波空化在固體和液體界面會(huì)產(chǎn)生高速的微射流。超聲波液體中的空化效應(yīng)，能夠削斷破壞枝晶，沖擊凝固前沿，增加攪拌擴(kuò)散作用，可達(dá)到凈化組織、細(xì)化晶粒，使組織均勻化等作用。除振動(dòng)引起的機(jī)械作用破壞枝晶外，超聲振動(dòng)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(xì)化了晶粒。

設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理：

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（發(fā)射頭）。

換能器將輸入的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，其表現(xiàn)形式是換能器在縱向作來回伸縮運(yùn)動(dòng)，振幅一般在幾個(gè)微米，但這樣的振幅功率密度不夠，是不能直接使用的。而超聲波變幅桿裝置放大了這種振幅功率，讓放大后的振幅可以被使用，同時(shí)也起到隔離金屬熔體和熱能傳遞、固定整個(gè)超聲波振動(dòng)系統(tǒng)的作用。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。