Устройство для литья под электромагнитным давлением

(23) Приоритет Опубликовано 05.06.80.Бюллетень М 21 по делам изобретеиий и открытий(53) УДК 621.746. .043 (088.8) Дата опубликования описания 05,06.80 Н. П. Сабадырь, Г, А. Демин, Л. А. Миркин, А. Р. Виленский и С, Я. Кунин(72) Авторы изобретения Всесоюзный научно. исследовательский и проектный институт вторичных цветных металлов(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛИТЬЯ ПОД ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ДАВЛЕНИЕМ Изобретение относится к литейному произ. водству, в частности,к конструкциям машин для литья под давлением и может быть использовано для фасонного литья из цветных сплавов.Известно плавильно.заливочное устройство для литья под низким электромагнитным дав. пением, в котором в качестве раздаточнойемкости используется индукционная канальная печь. В футеровке стенки печи выполнен плоский канал металлопровода индукционного насоса, индуктор которого установлен с внешней стороны этой стенки. Литейная форма соединена с каналом металлопровода посредством обогреваемого переходника 1.Недостатком устройства является низкая эффективность индукционного насоса. По технологическим соображениям и требованиям техники безопасности канал насоса имеет толстые стенки, что затрудняет наведение токов индуктором бегущего поля и снижает давление, развиваемое насосом.Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для литья под электромагнитным давлением на базе магнитодинамической установки МДН - 6. Установка МДН - 6представляет собой индукционную канальнуюпечь с тремя вертикальными каналами, в верхней части сообщающимися с емкостью для металла, а в нижней части соединенными междусобой горизонтальным каналом. Боковые вертикальные каналы охвачены замкнутыми магнитопроводами с обмотками (индукторами).Место пересечения центрального вертикальногоканала с горизонтальным охвачено полюсамиС-образного разомкнутого магнитопровода собмотками. К центральному каналу пристыкован металлопровод, соединенный с литейнойформой,. При включенииобмоток в сеть переменноготока замкнутые магнитопроводы индуктируют ток в металле, заполняющем каналы. Взаимодействие этого тока с-магнитным потоком разомкнутого магнитопровода приводит к возникновению электромагнитной силы, направленной в сторону центрального вертикального патрубка. Под действием этой силы металл738 759 10 3подается в металлопровод и, далее,в литейнуюформу 21,Индуктирование тока в канале замкнутымимагнитопроводами позволяет, несмотря на значитепьную "толщину стенок канала, получйтьбольшую плотность тока в жидком металлеи большую величину электромагнитного давле.ния, Промышленная установка МЛН - 6 расчита.на на давление 0,5 10 н/м при перекачкеалюминиевых сплавов. Дальнейшее увеличениедавления возможно лишь до 0,75 - 1,0 10 н/м,гиз.за конструктивных особенностей установки.На границе магнитного поля, создаваемогоразомкнутым электромагнитом, в канале уста новки возникают вихри жидкого металла собластями пониженного давления в центревихрей. В этих областях накапливается растворенный в жидком металле водород и сюда жеиспаряются легколетучие компоненты сплава(цинк, магний), В результате образовавшийсягазо. паровой пузырь прерывает ток в каналепечи. Возникают пульсации давления и броскитока, препятствующие дальнейшему увеличениюдавления.Целью изобретения является стабилизацияработы и повышение давления.Согласно предложению зта цель достигаетсяпутем выполнения горизонтального каналаплоским с перегородкой под центральнымвертикальным каналом и со скругленнымиторцами, причем ширина его в 2 - 4 раза превышает диаметр боковых вертикальных каналовРазомкнутому магнитопроводу придана П-образная форма и расположен он под горизонтальным каналом таким образом, что его полюса противостоят боковым вертикальнымканалам.На чертеже представлен общий вид устройства для литья под электромагнитным давле.нием.Устройство для литьяпод электромагнитнымдавлениемсодержит индукционную печь 1 сдвумя боковыми каналами 2 и одним централь.ным вертикальным кайалом 3, соединеннымимежду собой гбрйзонтальнымкйзлом 4, Боковые вертикальные каналы 2 охвачены ийдукторами 5. Снизу под горизонтальным каналом 4 расположен П образный разомкнутыймагнитопровод 6 с обмотками 7 на полюсах 8.Полюса 8 разомкнутого магнитопровода 6 противостоят боковым вертикальным каналам 2.Горизонтальный канал 4 выполнен плоскимс перегородкой 9 под центральным вертикальным каналом 3 и со скругленными торцами10. К центральному вертикальному каналу 3пристыкован металлопровод 11, соединяющий.ся с литейной формой 12,При включении индукторов 5 в сеть переменного тока в жидком металле, заполняющем боковые вертикальные каналы 2 и горизонтальный канал 4, индуктируется ток. Обмотки 7 разомкнутого магнитопровода.6 включаются в сеть переменного тока той же частоты, при.5чем ток в каналах и магнитный поток разомкнутого магнитопровода 6 должны быть в фазе либо в противофазе, что достигается известными методами. Таким образом, под полюсами 8 Ф; разомкнутого магнитопровода 6 в горизонтальном канале 4 возникают участки с током и перпендикулярным ему магнитным полем, т.е. активные зоны, Электромагнитная сила; являющаяся результатом взаимодействия тока имагнитного поля, направленаперпендикулярнотоку и полю, т.е. в стенку горизойтальногоканала 4. Поскольку магнитное поле и активных зонах противоположно по направлению,а ток имеет одно и то же направление, электромагнитные силы в активных зонах направленыв противоположные стенки горизонтального ка.нала 4, Встречая стенку горизонтального кана.ла 4, поток металла разделяется на две части -одна направляетсявдоль стенки в сторонуцентрального вертикального канала 3, другая -в сторону торца 10 горизонтального канала 4.Далее эта часть потока огибает по скругленному торцу 10 боковой вертикальный канал инаправляется в сторону центрального вертикального канала 3. При этом поток вновь прохоЗ 0 дит активную зону И несколько оттесняетсяк стенке горизонтального канала 4.Посредине горизонтального канала 4 потокиот обеих активных зон встречаются. Так как онидвижутся преимущественно вдоль противопо.ложных стенок горизонтального канала 4, ихкинетическая энергия полностью не можетперейти в потенциальную энергйю давлениябез дополнительно конструктивных средств, 40Этим целям служит перегородка 9, расположен.ная посредине горизонтального канала 4 подустьем центрального вертикального канала 3.Перегородка 9 препятствует обмену потокамимежду активными зонами, направляет ихв сторону центрального вертикального каналаи тем самым, увеличивает давление устройства.Таким образом, металл всасывается черезбоковые вертикальные каналы 2 и под давле.нием поступает в центральный вертикальныйканал 3. Далее металл по металлопроводу 11 50заполняет литейную форму 12. После выдержки, во время которой происходит кристаллизация отливки, выключают обмотки 7 разомк.нутого магиитопровода 6. Избыточное давле.55ние исчезает, жидкий металл сливается изверхней части металлопровода 12 в централь.ный,вертикальный канал 3. Далее разнимаютлитейную форму 12 и удаляют отливку. Форму 12 подготавливают к следующей заливке.Во время выдержки формы под давлениеминдукторы 5 включаются в режим, обеспечивающий высокую плотность тока в горизон.тальном канале 4. Чтобы при этом не произошел перегрев металла,в каналах устройстваобмотки 7 включаются на различное напряжение, что позволяет получить различную (в пределах 10%) .напряженность магнитного поля вактивных зонах, следовательно и различноедавление, развиваемое активными зонами. Засчет этой разницы в давленйях вдоль горизонтального канала 4 металл транспортируетсяв направлении активной зоны с меньшим давлением. Таким образом, во время выдержкипроисходит циркуляция металла вдоль каналов,что устраняет его перегрев.Ширина горизонтального канала с точки зрения получения максимального давления должнавыбираться в пределах 2 - 4 диаметров вертикального бокового канала. При меньшей ширине слишком малая часть обратного потокаповорачивается в сторону центрального канала.Вследствие этого снижается величина давления,развиваемого в насосном режиме. При увеличении ширины горизонтального канала всебольшая часть обратного потока поворачивает.ся в сторону центрального вертикального кана.ла, следовательно, давление монотонно возрастает, Как показали эксперименты, выполнениегоризонтального канала с шириной большей,чем четыре диаметра вертикального боковогоканала, нецелесообразно, так как дальнейшийприрост давленця незначителен,В конструкции описываемого устройстваустранены области пониженного давления в каналах, обеспечена возможность циркуляцииметалла вдоль канала во время выдержки литейной формы под давлением. Эти особенностипозволяют устранить броски тока и существенно увеличить давление устройства, что улучшает заполнение формы и качество отливкиУве 8759 6личение давления происходит как за счет увеличения плотности тока в активных зонах,т.е. увеличения электромагнитного давлеййя, тЫ "и за счет большей эффективности использова 5 ния этого давления. В. описываемом устройствеобратные потоки металла поворачиваются вскругленных торцах горизонтального канала ивновь направляются в сторону центральноговертикального патрубка. Поэтому давление,10 развиваемое устройством, близко к электромагнитному,Формула изобретения51. Устройство для литья под электромагнитным давлением, содержащее литейную форму,металлопровод и индукционную печь, состоящую из шахты, двух боковых и одного цент 2 П рального вертикальных каналов, горизонталь.ного канала, двух индукторов и разомкнутогомагнитопровода с обмотками.на полюсах, о т.л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью стабилизации работы и увеличения давления, гори.25 зонтальный канал выполнен плоским с перегородкой под центральным вертикальным каналом и со скрутленными торцами, а разомкну.тый магнитопровод выполнен П-образным, приэтом его полюса противостоят боковым вертиЗо кальным каналам.2, Устройство.по п. 1, о т л и ч а ю щ е.е с ятем, что ширина горизонтального кана.ла составляет 2-4 диаметра боковых вертикальных каналов.35Источники инфЬрмации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Р 448068,кл. В 22 О 27/14, 1974.2. Белопухов А. К, Литьепод давлением,М., "Машиностроение", 1975, с. 318 - 319.738759 оставител ехред А,Лебедеванская Корректор М., Коста едактор М. Василье каз 2727/ Подписирственного комитета СССРбретений и открмтийЖ - 35, Раушская наб., д, 4/5 Тираж 889ЦНИИПИ Госуд по делам и 3035, Москва филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная