超聲波金屬熔體設(shè)備在鋁合金熔體處理中的脫氣作用

更新時(shí)間：2024-03-27

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　　脫氣是超聲波熔體處理的主要作用之一，其中金屬熔體中某些氣體的濃度會(huì)降低。在輕質(zhì)鋁合金中，空化會(huì)導(dǎo)致不可熔氧化物表面上的熔體中細(xì)小氣泡的生長(zhǎng)。結(jié)果，空化將導(dǎo)致氫從熔體中直接擴(kuò)散到氣泡中。聲流將幫助這些氣泡漂浮到表面并從熔體中浮出。

超聲波金屬熔體設(shè)備

　　超聲波處理被證明是鋁熔體脫氣的有效方法，具有經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。脫氣的好處是可以實(shí)現(xiàn)鋁合金較低的孔隙率，因此獲得的終材料的密度會(huì)較高。降低鋁合金中氫的濃度將提高材料的極限拉伸強(qiáng)度和延展性，從而增加材料的實(shí)用性。

　　工作原理：

　　超聲波脫氣的根本原因是溶解的氫在其脈動(dòng)的輔助下擴(kuò)散到空化氣泡中，并隨后從熔體中排出。在整個(gè)脫氣處理過程中，聲空化是*的環(huán)節(jié)。引入熔體中的聲波必須具有足夠高的振幅和頻率，以交替改變高于空化閾值的壓力，以在金屬熔體中形成空腔。空化會(huì)激活熔體，這意味著它將加速擴(kuò)散，潤(rùn)濕，溶解和分散，這將直接影響金屬合金的脫氣，凝固和提純。

　　超聲波脫氣的機(jī)理與熔體中的空化現(xiàn)象密切相關(guān)。高頻超聲波振動(dòng)在熔體內(nèi)部產(chǎn)生振蕩壓力。在振蕩壓力的稀疏化半周期中，在拉伸應(yīng)力的作用下會(huì)形成空腔（微小氣泡）。在超聲波熔體應(yīng)用過程中，形成的氣泡會(huì)連續(xù)形成，膨脹和塌陷。氣泡崩潰是振蕩壓力的下一個(gè)壓縮半周期的結(jié)果。另一方面，大氣泡會(huì)聚結(jié)并漂浮在熔體表面，從而吸收溶解的氣體。

　　鋁合金熔體脫氣的原因：

　　隨著我們對(duì)金屬和合金的當(dāng)今掌握，現(xiàn)在越來越重視資源和環(huán)境。金屬行業(yè)正在尋找以可持續(xù)，經(jīng)濟(jì)和無污染的方式生產(chǎn)更輕，更堅(jiān)固的材料的新方法。超聲熔體設(shè)備提供了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的途徑。對(duì)常見的金屬鋁進(jìn)行超聲波處理，會(huì)通過排空溶解氣體而導(dǎo)致鋁熔體的脫氣，改善鋁合金或鋁材料在加工過程中的機(jī)械性能。

超聲波金屬熔體

　　孔隙率是鋁合金鑄件的主要缺陷之一，因?yàn)樗鼤?huì)損害鑄件的力學(xué)性能和壓力嚴(yán)密性。氣孔發(fā) 生在鑄件中，因?yàn)闅怏w在凝固過程中從溶液中析出，不利于鋁合金鑄件、厚截面板和鍛件的力學(xué)性能。氫是可明顯溶于熔融鋁的氣體。因此，從熔融鋁合金中去除溶解氫對(duì)生產(chǎn)高質(zhì)量鑄件至關(guān)重要。有效的方法是進(jìn)行鋁合金脫氣。

鋁合金加工

　　目前有兩種較為常見的脫氣方法。其中之一是真空脫氣，主要用于鋼鐵工業(yè)，因此一般不用于鋁工業(yè)。第二種方法，通常用于鋁工業(yè)，是旋轉(zhuǎn)脫氣，它使用精細(xì)分散的氬、氯和各種鹽。然而，氯的使用會(huì)造成環(huán)境問題。已知超聲波處理是鋁熔體脫氣的有效手段，并且具有經(jīng)濟(jì)和環(huán)境友好的附加優(yōu)點(diǎn)。與常規(guī)的Ar旋轉(zhuǎn)脫氣相比，超聲脫氣顯示出高效的氫氣脫氣效率。超聲脫氣處理后的部件與常規(guī)Ar旋轉(zhuǎn)脫氣后的部件具有相似的硬度，拉伸性能，孔隙率和微觀結(jié)構(gòu)。超聲波脫氣利用高強(qiáng)度的超聲波振動(dòng)在鋁液中產(chǎn)生振蕩壓力。在小壓力區(qū)域，熔體中發(fā)生空化，產(chǎn)生細(xì)小氣泡。空化過程中產(chǎn)生的氣泡可以為氫泡的聚結(jié)和流出熔體提供核。終形成較大的氣泡，從而將這些氣泡從鋁合金熔液中去除。