振动技术在金属材料铸造成形中的应用与发展

杨德龙

摘要：在振动理论与科学技术不断发展和完善的过程中，众多国内外专家学者分别加入研究振动技术在金属材料铸造成形中具体应用的行列，旨在通过振动技术的应用达成就铸件组织结构进行改善并提高其力学性能的目的。鉴于此，本文主要就振动技术于不同金属材料铸造成形过程中的应用进行论述，然后就其铸造成形的基本机理性能进行分析，旨在提升振动技术于金属材料铸造成形中的应用价值。

关键词：振动技术;金属材料;铸造成形

开展金属铸造成形操作时，通过施加不同条件，可获取细化程度存在一定差异的铸件晶粒，进而出现铸件使用性能不符合统一标准的现象。在社会快速发展以及科学技术水平不断完善的当前，振动技术逐渐于金属材料铸造成形中进行应用，并且取得相对不错的效果，因此受到社会各界的广泛关注和重视。在科学技术持续发展的过程中，振动技术于金属材料铸造成形中的应用前景势必会不断拓展。

一、分析当前金屬材料铸造成形中应用的振动技术种类

我国众多研究人员深入探究了金属材料铸造成形过程中所应用的振动技术种类，得出电磁振动、机械振动、超声波振动等为当前常用的振动技术种类。就电磁振动而言，其具有振动频率变化较快的优势，如将其与变频器配合应用可获得高达2kHz的工作频率;对于机械振动来说，通常情况下其振动频率在200Hz以下，偏心凸轮带动铸型振动为最具代表性的机械振动技术;超声波振动技术存在水平、旋转以及垂直几种不同的振动方向。按照振动是否连续又可将其分为连续振动形式与非连续振动形式。随机振动与周期振动是非连续振动形式中的主要技术。当前振动技术于工业生产中得到广泛应用，随着振动技术的不断完善其应用范围还会大幅度拓展。

二、梳理振动技术于金属铸造成形中的具体应用

（一）铝合金铸造成形过程中应用振动技术

铝合金是现阶段机械制造行业中普遍应用的一种基础性金属材料，社会进步与工业发展的背景下于铸造铝合金具体性能方面的要求越发严格。行业内的众多专家和学者纷纷就铝合金成形开展了深入分析，主要就金属铸件施加振动时凝固组织的具体状况进行探究，并将其与半固态铸造方法进行对比，其主要目的是就振动铸造方法能否就传统半固态铸造方法进行取代进行求证。此外有专家学者就振动于过滤速率、毛坯精度等各个方面的影响开展研究和具体分析，并借助亚微米氧化铝粉施加对振动技术就压力注浆成形法的使用意义进行验证。

（二）铜铸造成形过程中应用振动技术

随着社会的不断发展，铜逐渐于电气、轻工业、国防等领域得到广泛应用，其具有良好的导热及导电性能，并且耐腐蚀性非常高。有关人员就振动技术于铜铸造成形组织的影响开展深入研究和分析。研究结果显示，于静置状态时金属铸件内部几乎没有等轴晶存在，但在振动频率逐渐提升的过程中金属铸件内部会有等轴晶出现。在振动频率处于100Hz时等轴晶区持续增大指导的最大值出现。如就振动振幅进行调整，纯铜凝固组织内部的平均晶粒面积和等轴晶率会呈现出十分不规律的变化。另有专家开展了斜坡振动浇筑工艺的研究并得出不同因素于A14.5Cu4Ce组织影响程度的结果。结果显示晶粒尺寸会随着温度的下降而缩减，并且以均匀的分布构成球形状态。如提升电压值，晶粒细化程度会随之增加，其分布的均匀性也大幅度提高。

（三）铸铁铸造成形过程中应用振动技术

就铸铁工艺性能而言，通常概括为铸造性、焊接性以及切削性。熔点相对较低以及铁水流动性较强是铸铁材质的基本特征，通常利用适宜的铸造方法将其铸造为所需铸件。

有专家学者利用BF-LD-TF型双向电磁振动台开展制备白口铸铁和球墨铸铁的研究，旨在通过研究得出铁合金成形过程中采用振动技术的实际影响。研究结果显示，铸铁过程中应用振动技术时会就凝固过程造成相应的破坏。在此过程中有一定的拉力及压力形成，其均为周期性的存在，初生奥氏体会随之出现破碎现象。初生奥氏体尺寸与试样厚度为反比例关系，随着初生奥氏体尺寸的增加其厚度会反之降低。反之，初生奥氏体含量与厚度二者为正比例关系，也就是试样厚度越大时其含有的初生奥氏体会越多。如凝固前试样厚度相对较大时就振动技术进行应用，其作用于液体的时间相对较长，会提升细小晶粒的游离，最终造成出现大量石墨的情况，碳化物反之降低。

三、振动技术于金属铸造成形过程中的作用机理

众所周知，金属溶体属于黏性流体，其流动可以分为层流和紊流，通常情况下层流只会在充型结束或者流动末端出现，因此通常认为充型为紊流状态。应用振动技术后在其振动频率不断增强的过程中会造成紊流程度的提升，而且振动本身存在的周期性于紊流速度有提升作用。所以说增强振动的同时流动性会随之增加，但是振动过程中产生的垂直会增加流动方向的脉动及紊流附加阻力，进而能量损失一定程度增加，一旦出现能量损失过大的情况流动性会处于相对较弱的状态。

铸造凝固过程中就振动技术进行应用时，会使得金属液各个部位之间的速度产生黏性剪切，造成已经生成晶粒破碎的现象，进而可以获得更细的等轴晶。此外，振动技术会增加金属液的局部压力，结晶过冷度随之提升，形核率相应加大;金属液产生的对流会造成界面处枝晶断裂的现象，析出的晶粒尚未长大就被分散为更多细小的晶粒。结束凝固后继续施加振动技术会提升金属内部原子的振动频率，进而降低铸件的残余内应力，于铸件性能的提升有积极意义。

四、结束语

在我国社会快速进步的整体背景下，振动理论以及具体技术的应用范围不断拓展，越来越多金属铸造成形过程中就振动技术进行应用，并且众多专家学者分别就振动技术于金属铸造成形的影响开展研究。研究结果显示应用振动技术有利于金属铸造效率和铸件性能的提升，金属废品的生成率反之降低，推动了金属铸造行业的进一步发展。但是在就振动技术进行应用的过程中需要注意管控振动机的振动强度，避免出现超出标准水平造成铸件开裂的现象出现。

参考文献：

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