一種雙邊行波磁場鑄造裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型設及一種鑄造設備，尤其是一種雙邊行波磁場鑄造裝置。
【背景技術】
[0002] -般的鑄造技術對于生產大比表面積構件時遇到的問題是烙體溫度降低快，引起 不能完全成形的缺陷。如果采用提高誘注溫度和鑄型預熱溫度等方法，可W解決運個矛盾， 但隨之而來的是構件組織性能的惡化。
[0003] 為了從根本上解決大比表面積構件鑄造問題必須從"熱"和"力"兩方面共同考慮， 在保證金屬烙體溫度降低緩慢的同時，還要提高金屬流動的驅動力。提高金屬烙體驅動力 的方式有多種，如機械壓力、氣體壓力和電磁力等。比較而言，機械壓力和氣體壓力所需設 備龐大、操作繁瑣，而采用電磁力相對較簡單。采用電磁力還會帶來其它好處，如凈化金屬 烙體、在金屬烙體內產生熱量(降低烙體溫度降低速度）、細化金屬凝固組織(提高性能)等。 而對于板類件的充型過程必須在平面形行波磁場中才能產生促進烙體正向充填的作用。
[0004] 雖然從原理上容易理解平面行波磁場鑄造的可行性，但在進行實際工作過程中遇 到了很大的難度，如充型過程中烙體流動的穩定性、烙體凝固過程中表面凹陷現象等，運成 為平面形行波磁場鑄造技術推廣應用的主要障礙。 【實用新型內容】
[0005] 本實用新型要解決的技術問題是:在對行波磁場分布規律深入分析基礎上，進一 步研究金屬在行波磁場作用下的充型特點，得出行波磁場的垂直方向分量By是鑄造成型的 推進力，而水平方向分量Bx會產生引起鑄件表面質量變差的脈動力。因此提出一種雙邊行 波磁場鑄造裝置，可W在提高行波磁場的垂直方向分量By的同時，大幅度的減小產生引起 鑄件表面質量變差的脈動力Bx。
[0006] -種雙邊行波磁場鑄造裝置，包括支架、設置于支架上的下鐵忍和上鐵忍;所述的 上鐵忍與下鐵忍之間設置有上半鑄型和下半鑄型;所述的上半鑄型與下半鑄型上下疊放并 形成型腔;上半鑄型與下半鑄型通過夾持裝置緊固；所述的上鐵忍與下鐵忍均纏繞有繞組 線圈；所述的繞組線圈電路連接調壓器;所述的繞組線圈分別與上鐵忍和下鐵忍形成行波 磁場;所述的行波磁場在型腔的兩側上、下對稱分布;所述的上半鑄型上設置有誘口杯;所 述的誘口杯中注入誘注用的金屬烙體。
[0007] 進一步的說，為了避免金屬烙體因受強大電磁感應力作用而產生的炮火現象，本 實用新型上半鑄型與下半鑄型通過夾持裝置緊固，并且為了進一步的本實用新型所述的夾 持裝置左右對稱設置在上半鑄型和下半鑄型的兩端。
[000引本實用新型的有益效果是:本實用新型所夾磁場空間存在著上下對稱的行波磁場 分布，從而可W在抵消產生脈動電磁力的磁感應強度的水平分量Bx的基礎上，進一步提高 對合金烙體有推進作用的磁感應強度豎直分量By,有效地控制了該鑄造用行波磁場的分 布，可W有效的提高行波磁場鑄造的生產效率和表面質量。
【附圖說明】
[0009] 下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0010] 圖1是本實用新型的結構示意圖；
[0011] 圖2是本實用新型行波磁場平面感應器及各相繞組分布圖；
[0012] 圖3是本實用新型行波磁場激發原理圖；
[OOK] 圖4是y = 35mm磁感應強度分量Bx和By在X向的分布圖；
[0014] 圖中：1-支架；2-下鐵忍；3-夾持裝置;4-誘日杯；5-上鐵忍；6-上半鑄型；7-龍口 架;8-繞組線圈；9-金屬烙體;10-下半鑄型；11-調壓器。
【具體實施方式】
[0015] 現在結合附圖和優選實施例對本實用新型作進一步詳細的說明。運些附圖均為簡 化的示意圖，僅W示意方式說明本實用新型的基本結構，因此其僅顯示與本實用新型有關 的構成。
[0016] 如圖1所示，一種雙邊行波磁場鑄造裝置，包括支架1、設置于支架1上的下鐵忍2和 上鐵忍5;上鐵忍與下鐵忍之間設置有上半鑄型6和下半鑄型10;上半鑄型與下半鑄型上下 疊放并形成型腔;為了避免金屬烙體因受強大電磁感應力作用而產生的炮火現象，上半鑄 型與下半鑄型通過夾持裝置3緊固；夾持裝置左右對稱設置在上半鑄型和下半鑄型的兩端。 上鐵忍與下鐵忍均纏繞有繞組線圈；繞組線圈分別與上鐵忍和下鐵忍形成行波磁場；行波 磁場在型腔的兩側上、下對稱分布;上半鑄型上設置有誘口杯4;誘口杯4中注入誘注用的金 屬烙體9;繞組線圈8連接調壓器11。
[0017] 行波磁場的激發原理見圖2。圖2表示平面感應器及各相繞組分布；圖3的左面表示 時間上從
開始，每移轉
周期即
時，感應器繞組各相電流的相量圖，而其右面表示 相應于運些相量圖的處于不同槽中導線的電流方向及其激發的磁場圖案。圖3上小圓表示 導線位置，其中表示導線中電流方向從紙面指向讀者，而表示導線中電流方向指向 紙面。當確定每一時刻的所有導線中的電流方向之后，不難按電流和磁場的右手螺旋法則， 表示出感應器上運些電流激發的磁場圖案。
[0018] 從第一個相量圖開始，此時I 各相導線中的電流方向分別為A、z、y指向紙 面，而B、x、巧旨向讀者，按右手螺旋法則，可W確定相應的合成磁力線和合成磁勢曲線，分別 見圖3右面的細實線和粗實線。理論分析表明，在理想情況下，此曲線是一條正弦曲線。此
后，電流相量每逆時針方向移轉周期，可分別繪出相應的電流相量圖、各相導線中的電流
方向、合成磁力線和合成磁勢曲線。由圖3可見，電流相量在時間上每移轉
周期相應的磁 勢曲線在空間上就向右移動其峰值也向右移動即電流相量從一個瞬間過渡到另一 J f. 個瞬間，磁勢曲線像波浪一樣向右起伏移動，即咐及和S即向右移動，從而構成行波磁場。
[0019]電流相量在時間上每移動一個周期，磁勢曲線在空間上向右移轉一個周期，磁勢 曲線在空間上向右移動兩個極距，由此可得行波磁場的的運動速度：
[0021] 式中U-一行波磁場速度，m/s;
[0022] T--極距，m;
[0023] T--周期，S;
[0024] f--電源頻率，Hz;
[0025] 行波磁場的運動方向和感應器繞組的相序有關，和普通異步電機一樣，將饋給感 應器電流的兩相交換位置，行波磁場也隨之反向。
[0026] 靠行波磁場同鑄型中的金屬烙體相互作用就是運種鑄造方法的工作原理，鑄型被 放置在鑄造裝置上，誘入鑄型的金屬烙體被行波磁場激發的電磁體積力推動，并且在沿行 波磁場運動方向上的壓力作用下充填型腔。
[0027] 鑄造用行波磁場作用于合金烙體時將會產生水平電磁力Fx(由磁感應強度豎直分 量By決定)和脈動電磁力巧（由磁感應強度水平分量Bx決定）。在合金烙體的充型過程中，水 平電磁力是推進合金烙體充型的主要動力。而對于脈動電磁力，它的存在，一方面能有效消 除宏觀縮松及顯微縮松，增大合金密度，細化晶粒，有利于等軸晶凝固組織的形成。另一方 面，由于薄壁件凝固時間短，烙體受垂直脈動電磁力的作用使即將凝固界面變得不穩定，導 致凝固后表面粗糖度大，尤其是靠近感應器的鑄件下表面粗糖度更大。
[0028] 從上述分析可知，脈動電磁力是造成行波磁場鑄造表面質量差的重要原因。所W 要想改善鑄件表面粗糖的缺陷，就要從消弱引起脈動電磁力的磁感應強度的水平分量Bx入 手。
[0029] 如前所述，鑄件產生表面粗糖現象的主要原因為脈動電磁力，而脈動電磁力的產 生則是由磁感應強度的水平分量Bx所引發的，所W抑制磁感應強度的水平分量Bx的大小成 為本控制方案的關鍵。本實用新型設計了雙邊行波磁場鑄造裝置，并對其磁場空間分布進 行ANSYS有限元分析計算，找出有利于消除表面粗糖缺陷的磁場分布。
[0030] 在加載電流為1860At，加載頻率為50化下，對雙邊行波磁場鑄造裝置的磁場空間 進行模擬計算。由計算結果可W看出，在雙邊行波磁場鑄造裝置間所夾磁場空間存在著上 下對稱的行波磁場分布，從而可W在抵消產生脈動電磁力的磁感應強度的水平分量Bx的基 礎上，進一步提高對合金烙體有推進作用的磁感應強度豎直分量By,有效地控制了該鑄造 用行波磁場的分布。為了進一步證實該分析的正確性，現對雙邊行波磁場鑄造裝置的水平 對稱線（即距下齒槽35mm處)進行磁感應強度計算，結果如圖4所示。可W看出該位置的磁感 應強度水平分量的數量級由10-3降到10-4，而磁感應強度豎直分量的數量級由10-3增到 10-2，由此證明了該控制方案的正確性。
[0031] W上說明書中描述的只是本實用新型的【具體實施方式】，各種舉例說明不對本實用 新型的實質內容構成限制，所屬技術領域的普通技術人員在閱讀了說明書后可W對W前所 述的【具體實施方式】做修改或變形，而不背離實用新型的實質和范圍。
【主權項】
1. 一種雙邊行波磁場鑄造裝置，其特征在于:包括支架、設置于支架上的下鐵芯和上鐵 芯；所述的上鐵芯與下鐵芯之間設置有上半鑄型和下半鑄型；所述的上半鑄型與下半鑄型 上下疊放并形成型腔;上半鑄型與下半鑄型通過夾持裝置緊固；所述的上鐵芯與下鐵芯均 纏繞有繞組線圈；所述的繞組線圈電路連接調壓器;所述的繞組線圈分別與上鐵芯和下鐵 芯形成行波磁場;所述的行波磁場在型腔的兩側上、下對稱分布;所述的上半鑄型上設置有 澆口杯;所述的澆口杯中注入澆注用的金屬熔體。2. 如權利要求1所述的一種雙邊行波磁場鑄造裝置，其特征在于:所述的夾持裝置左右 對稱設置在上半鑄型和下半鑄型的兩端。
【專利摘要】本實用新型涉及一種雙邊行波磁場鑄造裝置，包括支架、設置于支架上的下鐵芯和上鐵芯；上鐵芯與下鐵芯之間設置有上半鑄型和下半鑄型；上半鑄型與下半鑄型通過夾持裝置緊固；上鐵芯與下鐵芯均纏繞有繞組線圈；繞組線圈分別與上鐵芯和下鐵芯形成行波磁場；行波磁場在型腔的兩側上、下對稱分布；上半鑄型上設置有澆口杯；澆口杯中注入澆注用的金屬熔體；繞組線圈電路連接調壓器。本實用新型所夾磁場空間存在著上下對稱的行波磁場分布，從而可以在抵消產生脈動電磁力的磁感應強度的水平分量Bx的基礎上，進一步提高對合金熔體有推進作用的磁感應強度豎直分量By,有效地控制了該鑄造用行波磁場的分布，可以有效的提高行波磁場鑄造的生產效率和表面質量。
【IPC分類】B22D27/02
【公開號】CN205309273
【申請號】CN201521055534
【發明人】呂國偉, 張俊銳, 丁濤
【申請人】常州機電職業技術學院
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2015年12月16日