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不同材質(zhì)的工具頭對鑄件的影響
超聲波在金屬熔體傳播過程中會產(chǎn)生空化效應(yīng)、聲流效應(yīng)和機械效應(yīng)等特殊效應(yīng)，這些效應(yīng)能改善金屬熔體的傳熱與結(jié)晶過程，從而獲得晶粒細小、組織致密的等軸晶凝固組織。
超聲波裝置主要零部件有超聲波發(fā)生器、換能器和振動子(變幅桿、工具頭)等。其工作原理是壓電換能器，將一定功率和頻率的電信號轉(zhuǎn)化成同頻率的機械振動，變幅桿將此振動的振幅放大，通過工具頭將超聲振動導(dǎo)人金屬熔體中，對其進行超聲處理。
工具頭能否長久穩(wěn)定高效地向金屬熔體傳導(dǎo)超聲波，直接影響到金屬的凝固組織和力學(xué)性能，因此，超聲波工具頭對鑄件成品的使用性能起到至關(guān)重要的作用。針對不同的金屬熔體，選用不同材質(zhì)的超聲波工具頭，對其聲波傳導(dǎo)特性、抗熱震性、耐高溫熔蝕性有很有影像，同時不同端面形狀的工具頭的聲波輻射范圍和對鑄件凝固組織也有影響。
制備了平端面、圓錐端面及球端面形狀的工具桿，結(jié)果表明：
平端面工具桿空化作用和聲流作用，球端面次之、圓錐端面最差：
在聲波輻射范圍方面，圓錐端面工具桿輻射范圍最大，球端面次之，平端面最差；
比較不同端面形狀工具桿對鑄件晶粒的細化效果，發(fā)現(xiàn)平端面最好，圓錐端面最差。
在金屬熔體超聲波鑄造過程中，高溫熔蝕及熱應(yīng)力的共同作用會使普通材質(zhì)的工具頭迅速破壞、開裂一直是金屬熔體超聲處理的技術(shù)瓶頸，并且在鋼熔體環(huán)境下顯得尤為突出。因此，需制備高服役性能的超聲波工具桿以滿足對鋼熔體長時間的超聲處理。陶瓷材料具有耐高溫熔蝕、耐磨損等特性，可作為高性能超聲波工具桿的選材。
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