[發明專利]一種具有軸向電磁牽引力的電磁離心鑄造工藝

有效

• 申請號: 201710964075.5
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107812908B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 趙睿杰
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B22D13/02
• 分類號: B22D13/02;B22D27/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種具有軸向電磁牽引力的電磁離心鑄造工藝及鑄造機，鑄造機包括臥式離心鑄造機主體和橫向對稱設置在鑄型的兩側的行波磁場發生裝置，行波磁場發生裝置包括鐵芯定子和線圈，鐵芯定子由多個片間絕緣的梳齒型硅鋼片迭壓而成，線圈纏繞在鐵芯定子的凸極上，線圈中通入三相交流電，采用Y型接線方式，行波磁場發生裝置與鑄型之間存在間隙。本發明既保證原有電磁離心鑄造能細化晶粒和減小成分偏析的優勢下，又進一步提高了在鑄造長管件、高黏度合金液時的充型能力。

技術領域

本發明涉及離心鑄造技術領域，特別涉及一種具有軸向電磁牽引力的電磁離心鑄造工藝及離心鑄造機。

背景技術

離心鑄造是一種廣泛使用的特種鑄造工藝，它是將熔融金屬液澆鑄到高速旋轉的圓柱形鑄型中，在高速旋轉產生的離心運動作用下，金屬液在鑄型內壁沉積并沿軸向充型，當液態金屬慢慢冷卻凝固后就形成了中空的各類管材鑄件。電磁離心鑄造是將離心鑄造和電磁攪拌相結合的技術，其工作原理是將離心鑄造機放在穩恒磁場中進行澆鑄成型。當離心機工作時，旋轉的鑄型帶動熔融金屬液繞中心軸高速運動，金屬液除了受到重力和“離心力”作用外，還會在其內部產生電磁力。電磁力在液態金屬中引起強烈受迫對流運動，從而產生電磁攪拌的作用，這樣鑄件不僅保持原有離心鑄造擁有的組織致密、細小和氣孔少等優點，還在電磁攪拌作用下促使粗大的柱狀晶組織向均勻的等軸晶組織轉變，并使各組成元素均勻分布，有效的控制了成分偏析。

目前的電磁離心鑄造技術通過產生穩恒磁場形成周向電磁力的方式來增加鑄型內液態金屬的對流交換，從而達到細化晶粒和減少偏析的作用。但是該設計產生的電磁力對液態金屬的充型能力提高不大，在實際生產過程中，對黏度較大的合金液體和鑄件較長的情況時，合金液發生凝固時往往充型還不充分，因此經常造成鑄件成型后斷裂、內部容易存在氣孔和裂縫、鑄件成品率低等質量問題。當前針對電磁離心鑄造設備的專利，包括專利號為 CN95217370.0，名稱為“一種離心鑄造機”、專利號為CN200410100468.4，名稱為“臥式真空電磁離心鑄造爐”、專利號為CN200410004744.7，名稱為“電磁離心鑄造高速鋼復合軋輥方法”和專利為CN200920211508.0，名稱為“新型離心澆鑄爐管的工藝設備”，上述專利中的核心思想均是通過在鑄型外施加穩恒磁場，從而達到改善鑄件晶粒粗大和成分偏析的問題。專利號為CN99250635.2，名稱為“一種電磁激勵離心鑄造裝置”和專利號為CN201210080822.6，名稱為“旋轉式電磁離心鑄造機”指出在鑄型外沿圓周方向布置定子，定子內空間上均勻布置三對磁極，并纏繞線圈，通入三相交流電，形成周向旋轉式磁場，使金屬液的結晶方式、晶體種類、合金分布等在制造過程中更趨于合理、均勻，從而提高鑄件性能。上述專利的核心思想均是通過施加外部磁場起到電磁攪拌的作用，并沒有涉及軸向電磁牽引的思想，對液態金屬充型能力提高不大，不能很好地解決高黏度合金、長鑄件的充型問題。

發明內容

針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種具有軸向電磁牽引力的電磁離心鑄造工藝及鑄造機，通過在圓柱形鑄型兩側對稱布置行波磁場發生裝置，使得金屬液中產生感應電流，從而產生軸向沿行波磁場運動方向的電磁力牽引金屬，提高了在鑄造長管件、高黏度合金液時的充型能力。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種具有軸向電磁牽引力的電磁離心鑄造工藝，其特征在于，使臥式離心鑄造機主體的鑄型至入沿鑄型軸向的行波磁場中，將液態金屬澆入在鑄型中，金屬產生軸向沿行波磁場運動方向的電磁力牽引金屬，使金屬在離心力和電磁力的共同作用下充填鑄型并凝固結晶。

一種具有軸向電磁牽引力的電磁離心鑄造機，包括臥式離心鑄造機主體，所述臥式離心鑄造機主體的鑄型的兩側對稱設置有行波磁場發生裝置，所述行波磁場發生裝置包括鐵芯定子和線圈，所述線圈纏繞在所述鐵芯定子的凸極上，所述行波磁場發生裝置與所述鑄型之間存在間隙。

優選地，所述普通臥式離心鑄造機包括電動機、傳動軸、傳動齒輪、鑄型和端蓋，所述鑄型通過傳動齒輪和傳動軸與所述電動機連接，所述鑄型的兩端各設置一個端蓋。