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电磁技术在铸造中的研究与应用

发布时间：2016-10-14 19:25

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电磁技术在铸造中的研究与应用

述特种铸造及有色合金!&&!年第.期

电磁技术在铸造中的研究与应用

哈尔滨工业大学

摘

要

"张铁军郭景杰"

苏彦庆丁宏升贾均

介绍了利用电磁场与金属相互作用产生的焦耳热效应和洛仑兹力效应，以及用于铸造的几种电磁加工技术，包

括感应加热技术、电磁搅拌技术、电磁雾化技术、电磁约束成型技术、薄壁件移动磁场铸造技术、熔体输送技术等。这些技术在!"世纪的绿色集约化铸造中，将占有重要地位。

关键词：电磁技术

中图分类号：!"#$%&%

热效应力效应铸造

加!&!).&!，提高生产率。

文献标识码：（#))#）’文章编号：())(*#$$%)+*))+,*)+

自从发现电磁场与金属相互作用会产生热效应和力效应以来，铸造工作者就试图将这两种效应用于铸造领域。经过几十年的研究，已开发出多种技术。

在这些技术中，有的主要利用电磁场与金属相互作用所产生的热效应，有的主要利用力效应，也有的既利用热效应，又利用力效应。

.电磁约束成形技术

近年来，西北工业大学对电磁悬浮熔炼、冷坩埚感

应熔炼以及磁悬浮熔体处理等几种无容器的电磁约束

［-，’］

近终成形技术的优缺点进行分析，认为这几种技术

"电磁感应加热技术

电磁感应加热技术是在铸造中应用最早最广的一

都没摆脱模壳实现零件成形，没有实现在非接触下熔体熔炼和成形的统一，不可能避免污染。提出了近似零件形状的高频电磁成形技术。其基本原理如图"所示，两个可独立控制的和叠加的上下线圈控制金属熔化和成形。上线圈主要是快速熔化固态金属，进行熔体处理及初始液态金属约束成形，下线圈实现最终的近似零件形状电磁成形。该技术的特点是利用高频场来熔化固态金属，控制熔体在非接触下电磁成形；上下两线圈相互独立可实现不同的功能；初始约束成形形状和最终约束成形形状不同；去掉上线圈，采用顶注液态金属的办法可实现高频近似零件约束成形电磁铸造。目前该技术

电磁技术在铸造中的研究与应用

还处于实验室开发阶段。

项电磁技术，它包括真空或非真空，工频、中频、高频感应熔化技术等。主要是利用电磁感应的热效应熔化金属，利用力效应在合金熔体内产生强烈对流使成分和温度均匀。

!电磁铸造

电磁铸造（#$%）是借助于电磁力克服金属液的静

压实现无接触铸造的方法。自!&世纪’&年代前苏联

研制出电磁铸造法以来，美国、瑞典等国铝合金电磁铸造已大规模投入生产，并实现了(锭同时铸造。钢的电磁铸造正处于研究开发阶段。大连理工大学及上海大学开展了这方面的研究，郝海等人对铝的电磁铸造过程从磁场分布、电磁压力与感应热计算、电磁参数选择等多个方面进行了研究，对电磁铸造的电磁场、温度场等进行了数值分析，建立了与试验条件相符的#$%数学、物理模型，并依此修正了有关工艺参数；研究了电磁铸造大板坯工艺参数，如浇注温度、冷却水量、喷水孔距等对板坯变形的影响及其控制方法；还尝试了人工神经网

［")*］络在电磁铸造液柱成型控制中的应用。

图"电磁成形原理图

"/液相!/上线圈./下线圈*/固相-/冷却器’/抽拉头

与传统方法相比电磁铸造具有以下优点：铸件表面光滑，粗糙度!"为&+,)"+’，没有模铸生产所固有的缺陷，不需要进行去皮加工，金属收得率高（模铸中切除量达"-!)!&!）；铸件内部组织均匀，晶粒细小；冷却水利用率高，无须使用润滑油，改善工作条件；铸速可增

*移动磁场铸造

前苏联的莫斯科汽车机械学院!&世纪,&年代末，

研究了移动磁场铸造法，解决了生产高强度薄壁铸件这一难题，浇注时，金属液流动顺畅，可以生产非常薄的铸

（01&.）"美国艾默生博士基金资助项目

男，，教授，博士生导师，哈尔滨工业大学*.*信箱（"-&&&"），电话："0-’年出生，&*-"1’*".0."""郭景杰，

收稿日期：!&&"1""1!’

万方数据

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