Устройство для обработки литейных сплавов магнитным полем

Полезная модель направлена на создание устройства для обработки сплавов магнитным полем, позволяющего получать сплавы с повышенными механическими свойствами. Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для обработки сплавов магнитным полем, включающем источник магнитного поля в виде индуктора и литейную форму, индуктор магнитного поля представляет собой конусную индуктивную катушку, широкая часть которой расположена в нижней части устройства. В катушку установлен керамический желоб для протекания расплава, при этом катушка, литниковая система и полость для получения отливки расположены в литейной форме.

Полезная модель относится к области металлургии, а именно - к устройствам для модифицирования сплавов.

Известно устройство для модифицирования сплавов цветных металлов [1], состоящее из емкости, в которую заливают сплав, индуктора и литейной формы (кристаллизатора). Недостатком данного устройства является то, что перед кристаллизацией при обработке магнитным полем и модифицировании происходит перемешивание расплавленного сплава, что приводит к загрязнению сплава шламами, к снижению качества слитка и его механических свойств.

Известно устройство для модифицирования и литья сплавов цветных металлов [2], содержащее емкость для сплава, насос с металл отрактом, источник магнитного поля в виде индуктора переменного магнитного поля, размещенного на металлотракте насоса вне емкости, литейные формы. Работает устройство следующим образом. После заливки расплава в емкость он подается с помощью насоса по металлотракту, модифицирование расплава осуществляется в металлотракте насоса путем его обработки переменным осесимметричным магнитным полем соленоида при пропускании сплава по оси симметрии магнитного поля. Недостатком данного устройства является сложность применяемого оборудования, слабый эффект модифицирования из-за недостаточной величины магнитной индукции (0,10,5 Тл) и невысокие механические свойства получаемых сплавов.

Наиболее близким [3] к предлагаемой полезной модели является устройство для модифицирования сплавов магнитным полем, включающее источник магнитного поля в виде индуктора, литейную форму, отличающееся тем, что индуктор магнитного поля представляет собой конусную индуктивную катушку, при этом широкая часть конуса расположена в нижней части устройства. В катушку установлен керамический желоб для протекания расплава, при этом катушка закреплена на стойках, с возможностью изменения угла наклона катушки относительно горизонтальной плоскости. Недостатком данного устройства является неравномерность обработки расплава магнитным полем из-за существующего зазора между керамическим желобом и заливаемым металлом.

Задачей предлагаемого устройства является обеспечение модифицирующего эффекта при заливке расплава в литейную форму.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение механических свойств получаемых отливок за счет устранения зазора между керамическим желобом и заливаемым металлом.

Для достижения указанного технического результата в устройстве для обработки сплавов магнитным полем, включающем источник магнитного поля в виде индуктора, который представляет собой конусную индуктивную катушку, в которую установлен стояк литниковой системы и литейную форму, при этом индуктивная катушка расположена в литейной форме. На фигуре приведено заявленное устройство.

Устройство содержит конусную индуктивную катушку 1, намотанную на трубчатый каркас 2, в который вставлен керамический желоб 3. В катушку 1 установлен стояк 4 с воронкой 5. Катушка 1, стояк 4, зумпф 6 закреплены в литейной форме 7.

Оптимальная технология литья подразумевает, что в процессе всего времени заливки стояк и воронка должны быть полностью заполнены. За время заливки металл в стояке обрабатывается магнитным полем, то есть качество обработки магнитным полем по сравнению с известным устройством [3] повышается.

Работает устройство следующим образом. Расплав заливается в воронку 5. По мере его продвижения в стояке по керамическому желобу 3 внутри конусной индуктивной катушки 1 происходит обработка расплава магнитным полем, затем расплав через питатель 8 попадает в полость для получения отливки 9.

В металлических расплавах всегда содержатся газы и неметаллические включения, являющиеся диамагнетиками. Известно, что диамагнетики выталкиваются из области действия магнитного поля. Так как катушка расположена широкой частью вниз по отношению к стояку, то в стояке возникает градиентное магнитное поле. Все диамагнитные частицы и газы будут «тормозиться» магнитным полем и выталкиваться в сторону воронки, пока металл будет находиться в жидкоподвижном состоянии. Следовательно, магнитное поле катушки будет эффективно очищать расплав от газов и неметаллических включений.

Данное устройство обеспечивает равномерное воздействие магнитного поля на расплав, что позволяет получать более мелкозернистую структуру сплава и повышенный уровень механических свойств.

Пример: Исследовали влияние магнитного поля, наведенного с помощью предлагаемого устройства, на микроструктуру и механические свойства промышленного алюминиевого сплава АК7. Плавки проводили в печи сопротивления. Образцы для изучения микроструктуры и механических свойств вырезали из отливки, полученной в литейной форме с расположенной в ней индуктивной катушкой. Сама конусная индуктивная катушка была намотана на трубчатый каркас диаметром d_к=45 мм из кварцевого стекла, куда вставлялся керамический желоб. Намотка выполнялась послойно, медным проводом (d_п=3 мм) с шелковой изоляцией. Число слоев намотки - 19. Число витков катушки равномерно уменьшалось - от 94 до 10. В результате такой намотки катушка имела форму усеченного конуса. Наибольший наружный диаметр катушки составлял d₁=170 мм, а наименьший - d₂=60 мм, высота катушки Н=282 мм. В процессе обработки расплава индукция по оси катушки меняется в интервале от 0,1 доО,8Тл.

Металлографические исследования показали, что структура сплава (-твердый расплав и эвтектика), подвергнутого воздействию магнитного поля, становится более дисперсной и упорядоченной по сравнению со структурой сплава, не обработанного магнитным полем.

Механические свойства сплава АК7, подвергнутого воздействию магнитного поля при помощи предлагаемого устройства, приведены в таблице. Также в таблице приведены механические свойства сплава АК7, обработанного магнитным полем при помощи известного устройства [3]. Результаты, приведенные в таблице, показывают, что обработка магнитным полем сплава АК7 при помощи предлагаемого устройства дает более высокий уровень механических свойств, чем использование известного устройства [3].

Таблица
Влияние способа обработки магнитным полем на механические свойства сплава АК7
Способ обработки магнитным полем	Варьирование величины магнитной индукции В во время обработки, Тл	Механические свойства
B, МПа	, %
Известный [3]	0,10,7	190215	3,23,8
Предлагаемый	0,10,7	225245	4,66,0

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Чухров М.В. Модифицирование магниевых сплавов. - М.: Металлургия, 1972.-С.148-169.

2. Патент RU 2230823 С2 7 C22F 3/00, B22D 21/00.

3. Патент на полезную модель RU 69072 U1 C22C 1/02.

Устройство для обработки сплавов магнитным полем в линейной форме, включающей литниковую систему со стояком, содержащее источник магнитного поля в виде конусной индуктивной катушки, в которой установлен керамический желоб, отличающееся тем, что конусная индуктивная катушка размещена в литейной форме широкой частью вниз с обеспечением протекания расплава в стояке по керамическому желобу.