大功率超聲波金屬熔體處理系統(tǒng)工作原理

大功率超聲波金屬熔體處理系統(tǒng)由超聲波振動部件和超聲波驅(qū)動電源

兩部分構(gòu)成：超聲波振動部件主要包括大功率超聲波換能器、變幅桿、工具頭（發(fā)射頭），用于產(chǎn)生超聲波振動，并將此振動能量向金屬熔體中發(fā)射。換能器將輸入的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，即超聲波。

其表現(xiàn)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。變幅桿按設(shè)計需要放大振幅，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(tǒng)的作用。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(fā)射到金屬熔體中。

圖中所示的是超聲波金屬熔體處理器的典型結(jié)構(gòu)。

根據(jù)實際生產(chǎn)設(shè)備的不同要求，超聲波處理器的結(jié)構(gòu)形式和尺寸可以作相應(yīng)的變動。

超聲波驅(qū)動電源（超聲波發(fā)生器）包括整流電路，振蕩電路，放大電路，反饋電路，跟蹤電路、保護(hù)電路，匹配電路、顯示儀表等。用于產(chǎn)生高頻高功率電流，驅(qū)動超聲波振動部件工作。

超聲波發(fā)生器的功率可調(diào)，以適應(yīng)不同的工作狀態(tài)。發(fā)生器內(nèi)還可根據(jù)需要集成有時序控制器，設(shè)定控制超聲波發(fā)振時間和間歇時間。

超聲波應(yīng)用于金屬熔體處理還有兩個特殊的困難，即高溫和腐蝕。我們都知道壓電陶瓷超聲波換能器的核心部件是壓電陶瓷片，它是經(jīng)過高電壓極化后才具有壓電性能的。若溫度超過80℃，壓電陶瓷就要退極化，壓電性能就要下降，而且這個下降時不可逆的。其次是金屬熔體的溫度普遍很高，黑色金屬的溫度甚至超過一千多度。發(fā)射頭要浸入在熔體中，還要發(fā)射大功率超聲波，會受到超聲波腐蝕和熔融金屬液體腐蝕的雙重作用。這就對超聲波金屬熔體處理器設(shè)計和制作提出了很高的要求。所幸的是，經(jīng)過成功人不懈的努力，這些問題都已經(jīng)解決。我們會根據(jù)用戶的現(xiàn)狀和要求，量身定制滿足用戶使用要求的超聲波金屬熔體處理器。

2、應(yīng)用方法：以前述的典型結(jié)構(gòu)為例，超聲波金屬熔體處理器的發(fā)射頭是一個圓棒狀結(jié)構(gòu)。

在金屬被熔化后，只需將該發(fā)射頭插入金屬熔體中，就能向金屬熔體發(fā)射超聲波。振動系統(tǒng)外殼前端的法蘭盤用于固定。因超聲波振動系統(tǒng)沒有運動部件和力部件，對固定沒有特別的要求。被處理熔體盛在特定的容器中，如坩堝，熔煉爐，結(jié)晶爐。工具頭插入熔體中，發(fā)射超聲波。一般而言，建議在熔體冷卻時加入超聲波，讓熔體在冷卻結(jié)晶的同時也被強(qiáng)烈的超聲波作用。被處理熔體量可多可少。

對特定熔體而言，被處理的熔體量越少，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(qiáng)度就高。同樣，我們也可通過控制熔體量的多少，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強(qiáng)度。由于各種金屬材料的特性和要求不同，超聲波的作用和影響也各不相同。針對用戶的特定金屬的性能要求，只能通過多次反復(fù)試驗，找到超

聲波作用強(qiáng)度和實際效果的平衡點，從而制定出處理工藝。