大功率超声波金属熔体处理系统工作原理

大功率超声波金属熔体处理系统由超声波振动部件和超声波驱动电源

两部分构成：超声波振动部件主要包括大功率超声波换能器、变幅杆、工具头（发射头），用于产生超声波振动，并将此振动能量向金属熔体中发射。换能器将输入的电能转换成机械能，即超声波。

其表现形式是换能器在纵向作来回伸缩运动，振幅一般在几个微米。这样的振幅功率密度不够，是不能直接使用的。变幅杆按设计需要放大振幅，隔离金属熔体和热能传递，同时也起到固定整个超声波振动系统的作用。工具头与变幅杆相连，变幅杆将超声波能量振动传递给工具头，再由工具头将超声波能量发射到金属熔体中。

图中所示的是超声波金属熔体处理器的典型结构。

根据实际生产设备的不同要求，超声波处理器的结构形式和尺寸可以作相应的变动。

超声波驱动电源（超声波发生器）包括整流电路，振荡电路，放大电路，反馈电路，跟踪电路、保护电路，匹配电路、显示仪表等。用于产生高频高功率电流，驱动超声波振动部件工作。

超声波发生器的功率可调，以适应不同的工作状态。发生器内还可根据需要集成有时序控制器，设定控制超声波发振时间和间歇时间。

超声波应用于金属熔体处理还有两个特殊的困难，即高温和腐蚀。我们都知道压电陶瓷超声波换能器的核心部件是压电陶瓷片，它是经过高电压极化后才具有压电性能的。若温度超过80℃，压电陶瓷就要退极化，压电性能就要下降，而且这个下降时不可逆的。其次是金属熔体的温度普遍很高，黑色金属的温度甚至超过一千多度。发射头要浸入在熔体中，还要发射大功率超声波，会受到超声波腐蚀和熔融金属液体腐蚀的双重作用。这就对超声波金属熔体处理器设计和制作提出了很高的要求。所幸的是，经过成功人不懈的努力，这些问题都已经解决。我们会根据用户的现状和要求，量身定制满足用户使用要求的超声波金属熔体处理器。

2、应用方法：以前述的典型结构为例，超声波金属熔体处理器的发射头是一个圆棒状结构。

在金属被熔化后，只需将该发射头插入金属熔体中，就能向金属熔体发射超声波。振动系统外壳前端的法兰盘用于固定。因超声波振动系统没有运动部件和力部件，对固定没有特别的要求。被处理熔体盛在特定的容器中，如坩埚，熔炼炉，结晶炉。工具头插入熔体中，发射超声波。一般而言，建议在熔体冷却时加入超声波，让熔体在冷却结晶的同时也被强烈的超声波作用。被处理熔体量可多可少。

对特定熔体而言，被处理的熔体量越少，超声波发生器的输出功率越大，超声波作用的时间越长，则超声波综合作用强度就高。同样，我们也可通过控制熔体量的多少，超声波发生器输出功率的大小，

以及超声波作用的时间，来控制超声波作用的强度。由于各种金属材料的特性和要求不同，超声波的作用和影响也各不相同。针对用户的特定金属的性能要求，只能通过多次反复试验，找到超

声波作用强度和实际效果的平衡点，从而制定出处理工艺。