大功率超聲波金屬熔體處理系統工作原理

大功率超聲波金屬熔體處理系統由超聲波振動(dòng)部件和超聲波驅動(dòng)電源

兩部分構成：超聲波振動(dòng)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(dòng)，并將此振動(dòng)能量向金屬熔體中發(fā)射。換能器將輸入的電能轉換成機械能，即超聲波。

其表現形式是換能器在縱向作來(lái)回伸縮運動(dòng)，振幅一般在幾個(gè)微米。這樣的振幅功率密度不夠，是不能直接使用的。變幅桿按設計需要放大振幅，隔離金屬熔體和熱能傳遞，同時(shí)也起到固定整個(gè)超聲波振動(dòng)系統的作用。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。

圖中所示的是超聲波金屬熔體處理器的典型結構。

根據實(shí)際生產(chǎn)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(dòng)。

超聲波驅動(dòng)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、保護電路，匹配電路、顯示儀表等。用于產(chǎn)生高頻高功率電流，驅動(dòng)超聲波振動(dòng)部件工作。

超聲波發(fā)生器的功率可調，以適應不同的工作狀態(tài)。發(fā)生器內還可根據需要集成有時(shí)序控制器，設定控制超聲波發(fā)振時(shí)間和間歇時(shí)間。

超聲波應用于金屬熔體處理還有兩個(gè)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(guò)高電壓極化后才具有壓電性能的。若溫度超過(guò)80℃，壓電陶瓷就要退極化，壓電性能就要下降，而且這個(gè)下降時(shí)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(guò)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(huì )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計和制作提出了很高的要求。所幸的是，經(jīng)過(guò)成功人不懈的努力，這些問(wèn)題都已經(jīng)解決。我們會(huì )根據用戶(hù)的現狀和要求，量身定制滿(mǎn)足用戶(hù)使用要求的超聲波金屬熔體處理器。

2、應用方法：以前述的典型結構為例，超聲波金屬熔體處理器的發(fā)射頭是一個(gè)圓棒狀結構。

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(dòng)系統外殼前端的法蘭盤(pán)用于固定。因超聲波振動(dòng)系統沒(méi)有運動(dòng)部件和力部件，對固定沒(méi)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(shí)加入超聲波，讓熔體在冷卻結晶的同時(shí)也被強烈的超聲波作用。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(shí)間越長(cháng)，則超聲波綜合作用強度就高。同樣，我們也可通過(guò)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(shí)間，來(lái)控制超聲波作用的強度。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(hù)的特定金屬的性能要求，只能通過(guò)多次反復試驗，找到超

聲波作用強度和實(shí)際效果的平衡點(diǎn)，從而制定出處理工藝。