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(huì)產(chǎn)生空化效應(yīng)、聲流效應(yīng)和機(jī)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(xì)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(dòng)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(jī)械振動(dòng)，變幅桿將此振動(dòng)的振幅放大，通過工具頭將超聲振動(dòng)導(dǎo)人金屬熔體中，對其進(jìn)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(shí)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(xì)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(huì)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(shí)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。
