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铝熔体超声波辅助除气工艺及其对铸锭缺陷的影响规律
摘要：
铝合金铸造中气体残留问题一直是制约铸锭质量的主要因素之一，超声波辅助除气技术是近年来发展较快的除气技术。本文对超声波辅助除气工艺及其对铸锭缺陷的影响规律进行研究，通过实验验证和理论分析，得出了一些重要结论，为铝合金铸造工艺的改进提供了有益的参考。
关键词：铝合金、铸造、除气、超声波、缺陷
Abstract:
Theproblemofresidualgasinaluminumalloycastinghasalwaysbeenoneofthemainfactorsthatrestrictthequalityofingots.Ultrasonic-assisteddegassingtechnologyisafast-growingdegassingtechnologyinrecentyears.Inthispaper,theultrasonic-assisteddegassingprocessanditsinfluenceoningotdefectswerestudied,andsomeimportantconclusionsweredrawnthroughexperimentalverificationandtheoreticalanalysis,whichprovidedausefulreferencefortheimprovementofaluminumalloycastingprocess.
Keywords:aluminumalloy,casting,degassing,ultrasonic,defect
1.引言
铝合金在航空、汽车、电子等领域中具有广泛的应用，其中铸造法是最常用的制造工艺之一。然而，铝合金铸造中气体残留问题一直是制约铸锭质量的主要因素之一，如气孔、松口、缩孔等缺陷，严重影响铝合金铸件的力学性能和使用寿命，甚至可能导致铸件失效。
超声波辅助除气技术是近年来被广泛研究和应用的一种除气技术。通过超声波的作用，可以将铸造过程中的气体在熔体中分散、催化并聚合成不易产生气孔等缺陷的气泡，使铸锭表面质量得到有效保证。本文将从超声波辅助除气的原理、工艺以及其对铸锭缺陷的影响规律等方面进行探讨。
2.超声波辅助除气的原理及工艺
超声波辅助除气技术是利用超声波的振动力学效应，在熔体中产生强烈的旋涡和剪切力，从而达到分散、聚合气体、促进气体从熔体中排出的目的。其中，超声波振动产生的微小空化现象是除气的最主要机理。当超声波振动作用于熔体中时，熔体中的气泡受到振动力的影响，会在液体中形成一个大小、形态稳定的固态泡核。随着时间的推移，这些泡核会逐渐聚合成大气泡，最终从熔体中排出。此外，超声波也可以通过剪切力促使气泡在液体中发生旋转运动，从而有利于气泡的分散与聚合。
超声波辅助除气技术的工艺流程主要包括：熔体准备、除气前处理、超声波作用处理、除气后处理等环节。在熔体准备阶段，应保持熔体温度恒定，同时严格控制熔体的成分和氧化物含量。在除气前处理阶段，应进行有效的捞渣、脱杂操作，并加入适量的除气剂和液态渣。在超声波处理阶段，应控制其振动频率、功率和时间，根据不同的铸型和铸件要求进行优化设计。在除气后处理阶段，应进行捞渣、脱杂、去渣等工序，以便保证铸坯表面的光洁度和铸锭内部缺陷的消除。
3.超声波辅助除气对铸锭缺陷的影响规律
（1）气孔缺陷
气孔是铝合金铸造中最常见的缺陷之一，其严重影响铸件的力学性能和表面质量。超声波辅助除气技术可以有效地分散前期气泡，促进气体从熔体中排出，从而极大地降低了气孔的发生率。研究表明，在超声波辅助除气处理下，铝合金铸锭的气孔数量和大小明显减少，孔隙率降低至0.5%以下；同时气孔分布也更加均匀，不易集中在一些局部部位。
（2）松口缺陷
松口是铝合金铸造中较为常见的缺陷之一，通常是由于熔体流动不畅或初始气泡较大等原因所造成的。超声波辅助除气技术可以通过除气剂的作用，促进熔体流动的均匀性，减少松口的发生率。另外，超声波的作用可以使初始气泡变得更小且分布更均匀，从而减少松口的可能性。
（3）缩孔缺陷
缩孔是铝合金铸造中一种严重的缺陷，通常是由于熔体在凝固过程中收缩而引起的。超声波辅助除气技术可以通过促进熔体流动，降低流变应力，减少熔体收缩的不均匀性，从而降低缩孔的发生率。此外，超声波还可以促进熔体中气体的分散和聚合，从而减少缩孔的大小和数量。
4.结论
通过对超声波辅助除气技术的原理、工艺以及其对铸锭缺陷的影响规律进行深入研究，得出以下结论：
（1）超声波辅助除气技术是一种快速、有效的除气技术，可以有效地减少铝合金铸锭的气孔、松口和缩孔等缺陷。
（2）超声波除气技术的效果与超声波的频率、功率和处理时间等参数有关，需要根据具体铸件的要求进行优化设计。
（3）超声