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(yùn)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(jì)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(shí)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(jì)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(yùn)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(yàn),找到超
聲波作用強(qiáng)度和實(shí)際效果的平衡點(diǎn),從而制定出處理工藝。