递宽齿距行波磁场铸造设备制造技术

本实用新型专利技术涉及一种递宽齿距行波磁场铸造设备，本铸造设备包括：水平放置的金属熔体充型装置，位于该金属熔体充型装置底部的行波磁场电磁感应器；其中所述行波磁场电磁感应器通过加载电流产生行波磁场，以使在金属熔体充型装置内的金属熔体匀速移动充型；本实用新型专利技术的递宽齿距行波磁场铸造设备获得递减的行波磁场，从而使合金熔体充型平稳,消除熔体凝固过程中表面凹陷，可以有效的提高行波磁场铸造的生产效率和表面质量,为全面推广电磁铸造扫清了技术上的障碍。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种递宽齿距行波磁场铸造设备。
技术介绍
一般的铸造技术对于生产大比表面积构件时遇到的问题是熔体温度降低快，引起不能完全成形的缺陷。如果采用提高浇注温度和铸型预热温度等方法，可以解决这个矛盾，但随之而来的是构件组织性能的恶化。为了从根本上解决大比表面积构件铸造问题必须从“热”和“力”两方面共同考虑，在保证金属熔体温度降低缓慢的同时，还要提高金属流动的驱动力。提高金属熔体驱动力的方式有多种，如机械压力、气体压力和电磁力等。比较而言，机械压力和气体压力所需设备庞大、操作繁琐，而采用电磁力相对较简单。采用电磁力还会带来其它好处，如净化金属熔体、在金属熔体内产生热量(降低熔体温度降低速度)、细化金属凝固组织(提高性能)等。而对于板类件的充型过程必须在平面形行波磁场中才能产生促进熔体正向充填的作用。虽然从原理上容易理解平面行波磁场铸造的可行性，但在进行实际工作过程中遇到了很大的难度，如充型过程中熔体流动的稳定性、熔体凝固过程中表面凹陷现象等，这成为平面形行波磁场铸造技术推广应用的主要障碍。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种递宽齿距行波磁场铸造设备，以解决传统充型过程中由于熔体流动的稳定性差、熔体凝固过程中表面易出现凹陷现象的技术问题。为了解决上述技术问题，本技术提供了一种铸造设备，包括：水平放置的金属熔体充型装置，位于该金属熔体充型装置底部的行波磁场电磁感应器；其中所述行波磁场电磁感应器通过加载电流产生行波磁场，以使在金属熔体充型装置内的金属熔体匀速移动充型。进一步，所述行波磁场电磁感应器包括：铁芯，该铁芯的外圆周面分布有若干用于绕制线圈的齿，即线圈嵌于各齿间；以及按照金属熔体的充型移动方向，齿宽逐渐增大，在线圈通电时产生递减的行波磁场，以获得递减的电磁推力，使金属熔体匀速移动。进一步，各齿宽呈线性增大，即线圈通电时产生线性递减的行波磁场。进一步，所述金属熔体充型装置包括：上半铸型和下半铸型，且上半铸型和下半铸型上下叠放形成型腔，且两端通过紧固装置紧固；以及所述上半铸型上设置有浇口杯，该浇口杯中注入充型用的金属熔体。本技术的有益效果是，本技术的递宽齿距行波磁场铸造设备获得递减的行波磁场，从而使合金熔体充型平稳,消除熔体凝固过程中表面凹陷，可以有效的提高行波磁场铸造的生产效率和表面质量,为全面推广电磁铸造扫清了技术上的障碍。附图说明下面结合附图和实施例对本技术进一步说明。图1是本技术的递宽齿距行波磁场铸造设备结构简图；图2是合金熔体在充型过程中的受力状态及相应的流动速度曲线图；图3是铸件中出现的冷隔缺陷实物图；图4是经过ANSYS软件分析在对距铁芯表面y＝10mm处的磁感应强度分量Bx和By在X向的分布图(频率为50Hz加载电流安匝数1860At)。图中：1支架、2铁芯、3紧固装置、4浇口杯、5线圈、6齿、7金属熔体、8下半铸型、9上半铸型、10调压器。具体实施方式现在结合附图对本技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本技术的基本结构，因此其仅显示与本技术有关的构成。实施例1如图1所示，本实施例1提供了一种递宽齿距行波磁场铸造设备，包括：水平放置的金属熔体充型装置，位于该金属熔体充型装置底部的行波磁场电磁感应器；其中所述行波磁场电磁感应器通过加载电流产生行波磁场，以使在金属熔体充型装置内的金属熔体匀速移动充型。本技术的工作原理：如图2所示，合金熔体在充型过程中受到的力包括静压头压力Fg、电磁推进力FE、型腔对其的摩擦力Ff、熔体的内摩擦力Fη、型腔内气体反压力Fp和表面张力Fσ六个力的作用，其中静压头压力Fg、电磁推进力FE是动力，其余则为阻力。假设各个力随距离是线性变化的，则金属熔体所受到的力的变化情况如图2所示，所受到的合力由最大逐渐降低到零，再变为负值。如果金属熔体充型装置内的充型距离没有限制的话，合金熔体在整个的充型过程中速度将会经历加速、匀速和减速三个阶段。但是在实际的充型过程中，由于行波磁场电磁感应器的长度有限，限制了型腔的长度，所以在实际的充型过程合金熔体几乎全部处在加速运动状态，还没有到匀速或减速阶段就到达型腔的末端，在型腔末端的阻挡作用下未凝固的合金熔体又会反向充填，与速度滞后的液流汇合，从而形成冷隔或裹气等缺陷如图3。因此，本技术从控制合金熔体所受的合力入手，使其尽早进入匀速阶段。因此，选择六个力中电磁推进力FE作为控制手段，将其调整为递减的电磁推进力FE。本铸造设备及其铸造方法根据金属熔体在行波磁场作用下的充型特点，克服了由于充型过程中熔体流动的稳定性差、熔体凝固过程中表面易出现凹陷现象的技术问题，通过递宽齿距行波磁场的特点可以获得递减的磁场推进力,从而使合金熔体充型平稳,消除熔体凝固过程中表面凹陷。作为行波磁场电磁感应器的一种优选的实施方式，所述行波磁场电磁感应器包括：铁芯2，该铁芯的外圆周面分布有若干用于绕制线圈5的齿6，即线圈5嵌于各齿间；以及按照金属熔体7的充型移动方向，齿宽逐渐增大，在线圈通电时产生递减的行波磁场，以获得递减的电磁推力，使金属熔体匀速移动。所述行波磁场电磁感应器还连接有调压器10，以及所述行波磁场电磁感应器的底部还设有支架1。进一步，各齿宽呈线性增大，即线圈通电时产生线性递减的行波磁场。改变铸造设备的行波磁场电磁感应器的结构，以实现对行波磁场分布进行控制。其中磁力线都是由齿上发出形成闭合曲线的；若加载电流一定，则每个齿所通过的磁力线也一定，在增大齿的宽度时，单位面积所通过的磁力线也随之减少，即磁感应强度相应地降低。故行波磁场电磁感应器的齿的宽度逐渐增大，通电时将会在齿增大的方向上形成递减磁场。具体的，所述金属熔体充型装置包括：下半铸型8和上半铸型9，且上半铸型和下半铸型上下叠放形成型腔，且两端通过紧固装置紧固；以及所述上半铸型上设置有浇口杯4，该浇口杯4中注入充型用的金属熔体7。实施例2在实施例1基础上，本实施例2提供了一种铸造方法。本铸造方法包括：通过行波磁场使在金属熔体充型装置内的金属熔体匀速移动充型。进一步，所述行波磁场为递减的行波磁场，且通过行波磁场电磁感应器产生，即所述行波磁场电磁感应器在通电后使金属熔体获得的电磁推进力递减。作为行波磁场电磁感应器的一种优选的实施方式，所述行波磁场电磁感应器包括：铁芯2，该铁芯的外圆周面分布有若干用于绕制线圈的齿，即线圈嵌于各齿间；以及按照金属熔体的充型移动方向，齿宽逐渐增大，在线圈通电时产生递减的行波磁场，以获得递减的电磁推力，使金属熔体匀速移动。优选的，各齿宽呈线性增大，即线圈通电时产生线性递减的行波磁场。在实施例1和实施例2基础上，对行波磁场铸造设备磁场空间分布进行数值模拟。在加载电流为1860At，加载频率为50Hz下，对距铁芯表面10mm处的磁感应强度进行计算，计算结果如图4所示。由结果显示，磁感应强度的水平分量Bx和磁感应强度竖直分量By都是沿齿递宽的方向递减的，只是磁感应强度的水平分量Bx递减的幅度要比磁感应强度竖直分量By的大，从而验证了，本实施例1和实施例2方案的可行性和正确性。以上述依据本技术的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项技术技术思想的范围内，进行多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种递宽齿距行波磁场铸造设备，其特征在于，包括：水平放置的金属熔体充型装置，位于该金属熔体充型装置底部的行波磁场电磁感应器；其中所述行波磁场电磁感应器通过加载电流产生行波磁场，以使在金属熔体充型装置内的金属熔体匀速移动充型。

【技术特征摘要】
1.一种递宽齿距行波磁场铸造设备，其特征在于，包括：水平放置的金属熔体充型装置，位于该金属熔体充型装置底部的行波磁场电磁感应器；其中所述行波磁场电磁感应器通过加载电流产生行波磁场，以使在金属熔体充型装置内的金属熔体匀速移动充型。2.根据权利要求1所述的递宽齿距行波磁场铸造设备，其特征在于，所述行波磁场电磁感应器包括：铁芯，该铁芯的外圆周面分布有若干用于绕制线圈的齿，即线圈嵌于各齿间；以及按照金属熔体的充型移动方向，齿宽逐渐增...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕国伟，欧阳文韬，陈海华，沈银锋，李姚凯，吴燹，
申请(专利权)人：常州机电职业技术学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32