超声波金属熔体处理设备是专门针对冶金行业研制的大功率超声波设备。
超声波熔体处理系统配备有FUNSONIC 自主研发的超声波振动棒,可在800℃高温下连续工作数小时而无明显磨损。
在熔融合金材料的结晶过程中,超声波振动棒前端工具头浸入熔体材料中,起到细化、均化合金材料的晶粒、加速内部气泡析出的作用,从而改变材料的金相结构。为冶金部门开发研制不同类型、材质的合金材料提供了解决方案。
通常用于铝、镁等合金的冶炼过程。
基本原理
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。超声波振动部件包括超声波换能器、超声波变幅杆和加长杆、工具头。换能器将发生器所输入的电能转换成机械能(频率:20kHz、振幅:3-20μm)。变幅杆放大振幅,隔离金属熔体和热能传递,变幅杆节点上装配有法兰,用于固定整个超声波振动系统。法兰以下的加长杆和工具头插入冶炼炉中;工具头(ø50×200~300mm)浸入金属熔体中(开启超声)工作。
超声波在传播时会产生正负交变的声压,形成射流和非线性效应的声流和微声流,产生空化效应,削断破坏枝晶,冲击凝固前沿,增加搅拌扩散作用,从而细化晶粒、均匀合金成分、加速气泡排除,显著改善合金材料的综合性能。
应用场景
1. 细化晶粒:超声波金属熔体处理设备通过超声波振动,能够削断破坏枝晶,冲击凝固前沿,增加搅拌扩散作用,细化晶粒,使组织均匀化,缩短加工时间;为冶金科研机构研制不同特性合金材料(如强度要求、压延和抗疲劳性)提供加工便利。
2. 去除杂质和气体:超声波在金属熔体中产生空化效应,使夹杂物粉末成功分层集聚并上浮,同时促使溶解在金属熔液中的气体排出,达到净化合金内部组织的目的。
3. 加速气泡运动:超声波振动能够加速气泡运动和析出,提升材料的综合性能。
4. 提升铸坯品相:通过超声波振动作用于结晶器,可以改善铸坯的表面质量。
超声波铝熔体的优点
耐腐蚀、耐高温:该设备采用耐高温、耐腐蚀的高强度钛合金材料,最高可能承受800℃的温度。
提高产品质量:微分子间的作用、效果,更加的直接明显,有效避免合金内部结晶分布不均匀的情况等。
易安装:通过标准法兰盘对接安装,无需更改已有生产设备和工艺流程。
降低生产成本:在传统的金属熔炼过程中,需要大量的燃料、电力支持,需要较长加工时间,因此会增加人工成本和设备维护成本,金属熔体处理设备可以显著降低这些成本。
参考文献:《超声加工技术》-超声细化晶粒; 曹凤国 北京市科学技术研究院院长
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