【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料的细化加工处理，具体为一种金属材料晶粒细化加工设备及其方法。
技术介绍
1、晶粒细化是指通过一系列的加工或热处理方法，使材料中的晶粒尺寸变小的过程。晶粒细化的主要目的是改善材料的力学性能和综合性能。在晶粒细化过程中，晶界的数量增加，晶界对位错运动和材料变形的阻碍作用增强，从而提高材料的强度、硬度和韧性等性能。常见的晶粒细化方法包括：1.变形加工：通过塑性变形使材料产生大量的位错，位错在晶界的运动和堆积会引发晶界迁移和晶粒细化。2.热处理：通过热处理过程中的再结晶、析出相和晶界扩散等机制，使材料的晶粒尺寸变小。3.精细晶化处理：如等通道转角挤压、高压扭转等方法，通过大变形和高应变速率，在材料中产生大量的高密度位错，从而促进晶粒细化。4.硬质合金处理：在金属基体中加入适量的硬质相，通过固溶、析出和相变等机制，限制晶粒的长大，从而实现晶粒细化。5.超声细化处理：超声细化处理是通过将材料暴露在超声波场中，利用超声波的机械振动和剪切力作用，促进材料的晶粒细化和相变等过程的一种方法。
2、本专利技术针对的就是超声细化处理，超声波通过液体或气体的传播，产生高频的机械振动，从而在材料中引发剧烈的湍流和剪切效应，对晶粒进行碰撞和细化。其主要作用机制包括：
3、1.空化效应：超声波在液体中传播时，会产生空化效应，即在液体中形成微小的气泡或空腔。这些气泡在超声波的作用下会不断扩大和收缩，产生剧烈的湍流和压力变化，对材料产生机械应力。
4、2.液体剪切效应：超声波的传播会在液体中产生高频的剪切力
5、但是由于超声发生器的压电陶瓷材料最高发声使用温度为120℃，传统的将超声振头伸入到熔体中施加振动的方式，由于熔体温度高，超声振头容易损坏从而影响分散效果。
6、在专利申请号为201910792245.5的中国专利中，公开了一种非接触式超声振动细化晶粒的设备及方法，通过增设陶瓷振头的方式，避免超声振头伸入到金属熔体内部，延长超声振头的使用寿命，但是，该技术方案中使用到弹簧作为陶瓷振头的回复元件，而弹簧在高温环境下会快速的出现应力疲劳，导致超声强度受到影响。
7、此外，在超声细化处理过程中，陶瓷振头处于高频的振动之中，上述对比文件中的陶瓷振头的配合间歇会导致在超声细化处理的过程中，陶瓷振头的振动频率和强度并无法达到预设的强度，影响细化处理的结果；
8、并且，陶瓷振头需要调整更换养护时，上述对比文件中的陶瓷振头的更换也十分的繁琐。
技术实现思路
1、针对以上问题，本专利技术提供了一种金属材料晶粒细化加工设备及其方法，通过对陶瓷振动头组进行调整与创新改进，利用联轴器对陶瓷振动头组与超声振头进行同轴连接，利用陶瓷振动头组替带超声振头进行工作，同时，陶瓷振动头组中的振动盘通过托盘、驱动块及振动罩的相互抵触配合，达到振动盘配合间隙消除的目的，使得振动盘在高频振动的过程中，避免因为配合间歇的问题，导致超声强度削弱的情况发生。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种金属材料晶粒细化加工设备，包括机架、细化容器、超声振动装置、安装立架及陶瓷振动头组；
4、所述机架呈方框形设置；
5、所述细化容器固定安装于所述机架上，该细化容器内设置有细化容腔，该细化容腔用于存储金属熔体；
6、所述超声振动装置通过所述安装立架竖直安装于所述细化容器的顶部，该超声振动装置向下延伸插入到所述细化容器内；
7、所述陶瓷振动头组通过联轴器同轴安装于所述超声振动装置上，该陶瓷振动头组浸没于金属熔体内，所述超声振动装置带动所述陶瓷振动头组振动对所述细化容腔内的金属熔体进行晶粒的超声细化处理；
8、所述陶瓷振动头组包括振动连接轴、托盘、驱动块、振动盘及振动罩，所述振动连接轴竖直设置，该振动连接轴的顶部与所述超声振动装置连接，且该振动连接轴的底部连接所述托盘，该托盘水平设置，所述驱动块安装于所述振动连接轴上，所述振动盘围绕所述驱动块平铺于所述托盘上，该振动盘上均布有若干的分流孔，且该振动盘的上方罩设有振动罩，所述振动罩与所述托盘连接设置；
9、所述振动连接轴与所述超声振动装置连接后，所述驱动块受挤压向下挤压所述振动盘，所述振动盘相对于所述托盘与所述振动罩错动设置。
10、作为改进，所述振动连接轴与所述超声振动装置的超声振头呈凹凸穿插连接配合设置。
11、作为改进，所述托盘与所述振动连接轴之间及所述托盘与所述振动罩之间均通过螺纹连接方式进行连接；
12、所述托盘上开设有若干的缺口，便于金属熔体穿过。
13、作为改进，所述驱动块包括导向部及推杆部；
14、所述导向部呈圆环形设置于所述振动连接轴的下部凹陷部位处，且该导向部的纵切面呈三角斜坡设置，所述振动盘的内圈与所述导向部对应配合位置处也呈斜坡设置；
15、所述推杆部设置穿设于所述振动连接轴上，该推杆部的顶部暴露于所述振动连接轴的顶部外侧，且该推杆部的下部与所述导向部之间通过螺纹连接设置。
16、作为改进，所述振动盘包括对称设置的两组半圆形的盘部，该盘部包括直线边沿及弧线边沿，所述直线边沿两端部处设置有切口，该切口垂直所述直线边沿设置。
17、作为改进，所述盘部之间设置有穿插配合的插销导杆。
18、作为改进，所述振动罩包括环抱部及罩设部；
19、所述环抱部呈圆环形设置，该环抱部分别与所述托盘、所述罩设部螺纹连接设置，且该环抱部上设置有与所述切口对应配合的限位部；
20、所述罩设部呈圆盘形设置，该罩设部上均布若干的穿透孔，该穿透孔与所述分流孔一一对应配合设置。
21、作为改进，所述分流孔呈喇叭形设置，该分流孔的大小可调节设置。
22、作为改进，所述分流孔内设置有用于调节大小的调节头，该调节头的内部流道呈螺旋形设置。
23、此外，本专利技术还提供一种基于上述金属材料晶粒细化加工设备的加工方法，包括以下步骤：
24、步骤一、预热声源，通过细化容器内的保温加热元件对细化容器及陶瓷振动头组进行预热处理，预热温度达到细化目标金属熔点温度，误差范围±30℃；
25、步骤二、熔体输入，固体金属热熔成金属熔体后输入到细化容器内，细化容器对金属熔体进行保温处理；
26、步骤三、超声处理，超声振动装置启动，振动传递至陶瓷振动头组处，陶瓷振动头组振动形成超声源对金属熔体进行2-4min的超声波处理；
27、步骤四、熔体输出，完成超声细化处理的金属熔体通过细化容器底部的出料管向外输出。
28、本专利技术的有益效果在于：
29、(1)本专利技术通过对陶瓷振动头组进行调整与创新改进，利用联轴器对陶瓷振动头组与超声振头进行同轴连接，避免了弹簧的使用，利用陶瓷振动头组替带超声振本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种金属材料晶粒细化加工设备，其特征在于：包括机架(1)、细化容器(2)、超声振动装置(3)、安装立架(4)及陶瓷振动头组(5)；
2.根据权利要求1所述的一种金属材料晶粒细化加工设备，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种金属材料晶粒细化加工设备，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的一种金属材料晶粒细化加工设备，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的一种金属材料晶粒细化加工设备，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的一种金属材料晶粒细化加工设备，其特征在于：
7.根据权利要求5所述的一种金属材料晶粒细化加工设备，其特征在于：
8.根据权利要求1所述的一种金属材料晶粒细化加工设备，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的一种金属材料晶粒细化加工设备，其特征在于：
10.一种基于上述权利要求1-9任一项的金属材料晶粒细化加工设备的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种金属材料晶粒细化加工设备，其特征在于：包括机架(1)、细化容器(2)、超声振动装置(3)、安装立架(4)及陶瓷振动头组(5)；
2.根据权利要求1所述的一种金属材料晶粒细化加工设备，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种金属材料晶粒细化加工设备，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的一种金属材料晶粒细化加工设备，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的一种金属材料晶粒细化加工设备，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕培聪，白君伟，邵振亚，
申请(专利权)人：光微半导体材料宁波有限公司，
类型：发明
国别省市：
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