一种测试超声波对熔融金属晶粒细化作用的方法及其装置与流程

本发明属于超声空化技术领域，具体涉及一种测试超声波对熔融金属晶粒细化作用的方法及其装置。

背景技术：

熔融金属在凝固过程中会产生不同的结晶组织比如说会产生柱状晶和等轴晶等，由于有不同的结晶组织各向异性大，当在被加工时会导致变形不均匀造成材料使用寿命变短造成浪费。超声波对熔融金属在凝固过程中产生的晶粒具有细化作用，由于空穴现象促进在液态金属中产生核生成,抑制柱状晶生成也就是核生成促进说.目前实验都是一次实验做一个超声波参数对晶粒细化的作用，但由于熔融金属在凝固过程中受外界温度影响，还有他因素会影响晶粒细化，会导致实验结果具有很大的误差，所以不足以说明超声波对晶粒细化的作用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种通过单片机控制不同频率的超声换能器进行工作，实现了多种实验在同一外界条件下同时进行的测试超声波对熔融金属晶粒细化作用的方法及其装置。

为了达到上述目的，本发明所采取的具体技术方案为：

一种测试超声波对熔融金属晶粒细化作用的方法，包括以下步骤，

步骤一、调整超声脉冲接收器触发模式为外部触发；

步骤二、单片机接收上位机指示把信号，并通过单片机传递给超声脉冲发生接收器；

步骤三、超声脉冲接收器产生负高压脉冲信号驱动若干个超声探头发出超声波，每个超声探头对应一个合金，超声波细化经过加热后液化的合金；

步骤四、超声脉冲接收器发射电路接产生生负高压脉冲信号使超声探头停止工作，待合金冷却凝固后，切开经超声波细化后的合金进行观察。

进一步的，所述超声脉冲发生接收器接收单片机的信号驱动每个超声探头发出相同频率的超声波。

进一步的，所述超声脉冲发生接收器接收单片机的信号驱动每个超声探头发出不同频率的超声波。

进一步的，所述超声脉冲发生接收器接收单片机的信号驱动每个超声探头发出部分频率相同的超声波。

进一步的，所述超声脉冲发生接收器通过多向接头与超声探头连接。

一种测试超声波对熔融金属晶粒细化作用的方法的装置，包括单片机、超声脉冲发生接收器、超声探头及加热装置，所述单片机与超声脉冲发生接收器导线连接，所述超声脉冲发生接收器通过多向接头与超声探头连接，所述加热装置上放置合金，所述超声探头用于发出超声波细化经过加热后液化的合金。

进一步的，所述加热装置放置合金的方向正对超声探头。

进一步的，所述单片机通过usb总线与上位机连接，单片机用于接收上位机指示把信号，并通过单片机传递给超声脉冲发生接收器。

进一步的，所述装置还包括盛放装置，所述盛放装置设于加热装置的上方，所述盛放装置上设有若干个凹槽，所述凹槽用于盛放合金。

进一步的，所述装置还包括夹紧装置，所述夹紧装置设于超声探头的端部，所述夹紧装置用于夹紧超声探头。

采用以上技术方案，本发明所具有的有益效果是：

一、利用单片机控制，实现控制多个超声探头中有的工作有的停止工作。

二、在同一外界条件进行，对比不同超声波频率和超声波作用时间对熔融金属晶粒细化作用时可以忽略外界条件。

三、节省实验工作量，相比以往单个超声探头做超声细化合金组织实验，节省大量的实验操作时间。

附图说明

图1为本发明提供的一种测试超声波对熔融金属晶粒细化作用的装置示意图。

图2为本发明提供的一种测试超声波对熔融金属晶粒细化作用的原理图。

图3为本发明提供的一种测试超声波对熔融金属晶粒细化作用的流程图。

具体实施方式

如图1所示，一种测试超声波对熔融金属晶粒细化作用的方法的装置，包括单片机4、超声脉冲发生接收器2、超声探头a1、超声探头a2、超声探头a3、超声探头a4、超声探头a5及加热装置9，所述单片机4与超声脉冲发生接收器2通过导线连接，所述超声脉冲发生接收器2通过多向接头6与超声探头a连接，所述加热装置9上放置合金8。所述加热装置9放置合金的方向正对超声探头a1、超声探头a2、超声探头a3、超声探头a4、超声探头a5。

所述单片机3通过usb总线与上位机5连接。

所述装置还包括盛放装置7，所述盛放装置7设于加热装置9的上方，所述盛放装置7上设有若干个凹槽，所述凹槽用于盛放合金8。

所述装置还包括夹紧装置1，所述夹紧装置1设于超声探头a1、超声探头a2、超声探头a3、超声探头a4、超声探头a5的端部，所述夹紧装置1用于夹紧超声探头a1、超声探头a2、超声探头a3、超声探头a4、超声探头a5。

具体操作流程如下：

单片机3的i/o接口通过导线与超声脉冲发生接收器2接口相连,不同频率的超声探头a1、超声探头a2、超声探头a3、超声探头a4、超声探头a5通过多向接头6与超声脉冲发生接收器2接口相连。

超声探头5与超声探头4频率相同，超声探头5与超声脉冲发生接收器2的接口直接通过导线相连。六个相同尺寸的合金8放入盛放器皿7的凹槽之中。

加热装置加热六个个合金8至熔化，此时上位机5中指令通过usb总线4传递到单片机3中，再通过导线传递给超声脉冲发生接收器2中来控制超声探头a1、超声探头a2、超声探头a3、超声探头a4、超声探头a5。

同时超声脉冲发生接收器2中的产生负高压脉冲驱动超声探头a1、超声探头a2、超声探头a3、超声探头a4、超声探头a5，超声探头a1、超声探头a2、超声探头a3、超声探头a4、超声探头a5把电信号转化为超声波，从而细化液化合金组织。

当六块液化合金8冷却之后开始凝固时，上位机下达指令通过usb总线4传递给单片机3，单片机3控制模块通过超声脉冲发生接收器2的触发电路给超声探头5一个低电平此时超声探头5停止工作，超声探头a1、超声探头a2、超声探头a3、超声探头a4继续工作。

当六块液化合金8完全凝固时，单片机3控制模块通过超声脉冲发生接收器2的触发电路给超声探头a1、超声探头a2、超声探头a3、超声探头a4一个低电平。此时超声探头a1、超声探头a2、超声探头a3、超声探头a4停止工作。

此时，从盛放装置7的凹槽中取出六块合金8，并贴上记号以方便区别。用刀切开六个合金8，用显微镜观察各个凹槽中合金8的晶粒大小。

超声探头a1、超声探头a2、超声探头a3、超声探头a4频率不同，通过对比相应的凹槽中合金晶粒的大小可以得出，不同超声波频率对熔融金属晶粒细化的作用。

超声探头a4、超声探头a5频率相同但作用时间不同，对比超声探头a4、超声探头a5对应的凹槽中合金晶粒的大小，可以得出相同频率超声波对熔融金属晶粒细化的作用。

对比所有凹槽中合金晶粒大小若超声探头a1、超声探头a2、超声探头a3、超声探头a4、超声探头a5凹槽中合金晶粒都比未经过超声细化的凹槽中的合金8的晶粒小，可以得出有超声波作用对熔融金属晶粒细化的作用是促进。

若经过细化的凹槽中合金晶粒有的比未经过超声细化的凹槽中的合金8的晶粒大，有的比未经过超声细化的凹槽中的合金8小，可以得出有超声波作用对熔融金属晶粒细化，是既有抑制熔融金属晶粒细化也有促进熔融金属晶粒细化。

本领域的技术人员应该理解，本发明的具体实施方式仅用于解释本发明的原理，而并不限制本发明。凡是依据本发明中的设计精神所做出的等效变化或修饰，均应落入本发明的保护范围。