一种双边行波磁场铸造装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种铸造设备，尤其是一种双边行波磁场铸造装置。
【背景技术】
[0002] -般的铸造技术对于生产大比表面积构件时遇到的问题是烙体溫度降低快，引起 不能完全成形的缺陷。如果采用提高诱注溫度和铸型预热溫度等方法，可W解决运个矛盾， 但随之而来的是构件组织性能的恶化。
[0003] 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， 在保证金属烙体溫度降低缓慢的同时，还要提高金属流动的驱动力。提高金属烙体驱动力 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 烙体、在金属烙体内产生热量(降低烙体溫度降低速度）、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烙体正向充填的作用。
[0004] 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，如充型过程中烙体流动的稳定性、烙体凝固过程中表面凹陷现象等，运成 为平面形行波磁场铸造技术推广应用的主要障碍。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型要解决的技术问题是:在对行波磁场分布规律深入分析基础上，进一 步研究金属在行波磁场作用下的充型特点，得出行波磁场的垂直方向分量By是铸造成型的 推进力，而水平方向分量Bx会产生引起铸件表面质量变差的脉动力。因此提出一种双边行 波磁场铸造装置，可W在提高行波磁场的垂直方向分量By的同时，大幅度的减小产生引起 铸件表面质量变差的脉动力Bx。
[0006] -种双边行波磁场铸造装置，包括支架、设置于支架上的下铁忍和上铁忍;所述的 上铁忍与下铁忍之间设置有上半铸型和下半铸型;所述的上半铸型与下半铸型上下叠放并 形成型腔;上半铸型与下半铸型通过夹持装置紧固；所述的上铁忍与下铁忍均缠绕有绕组 线圈；所述的绕组线圈电路连接调压器;所述的绕组线圈分别与上铁忍和下铁忍形成行波 磁场;所述的行波磁场在型腔的两侧上、下对称分布;所述的上半铸型上设置有诱口杯;所 述的诱口杯中注入诱注用的金属烙体。
[0007] 进一步的说，为了避免金属烙体因受强大电磁感应力作用而产生的炮火现象，本 实用新型上半铸型与下半铸型通过夹持装置紧固，并且为了进一步的本实用新型所述的夹 持装置左右对称设置在上半铸型和下半铸型的两端。
[000引本实用新型的有益效果是:本实用新型所夹磁场空间存在着上下对称的行波磁场 分布，从而可W在抵消产生脉动电磁力的磁感应强度的水平分量Bx的基础上，进一步提高 对合金烙体有推进作用的磁感应强度竖直分量By,有效地控制了该铸造用行波磁场的分 布，可W有效的提高行波磁场铸造的生产效率和表面质量。
【附图说明】
[0009] 下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0010] 图1是本实用新型的结构示意图；
[0011] 图2是本实用新型行波磁场平面感应器及各相绕组分布图；
[0012] 图3是本实用新型行波磁场激发原理图；
[OOK] 图4是y = 35mm磁感应强度分量Bx和By在X向的分布图；
[0014] 图中：1-支架；2-下铁忍；3-夹持装置;4-诱日杯；5-上铁忍；6-上半铸型；7-龙口 架;8-绕组线圈；9-金属烙体;10-下半铸型；11-调压器。
【具体实施方式】
[0015] 现在结合附图和优选实施例对本实用新型作进一步详细的说明。运些附图均为简 化的示意图，仅W示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关 的构成。
[0016] 如图1所示，一种双边行波磁场铸造装置，包括支架1、设置于支架1上的下铁忍2和 上铁忍5;上铁忍与下铁忍之间设置有上半铸型6和下半铸型10;上半铸型与下半铸型上下 叠放并形成型腔;为了避免金属烙体因受强大电磁感应力作用而产生的炮火现象，上半铸 型与下半铸型通过夹持装置3紧固；夹持装置左右对称设置在上半铸型和下半铸型的两端。 上铁忍与下铁忍均缠绕有绕组线圈；绕组线圈分别与上铁忍和下铁忍形成行波磁场；行波 磁场在型腔的两侧上、下对称分布;上半铸型上设置有诱口杯4;诱口杯4中注入诱注用的金 属烙体9;绕组线圈8连接调压器11。
[0017] 行波磁场的激发原理见图2。图2表示平面感应器及各相绕组分布；图3的左面表示 时间上从
开始，每移转
周期即
时，感应器绕组各相电流的相量图，而其右面表示 相应于运些相量图的处于不同槽中导线的电流方向及其激发的磁场图案。图3上小圆表示 导线位置，其中表示导线中电流方向从纸面指向读者，而表示导线中电流方向指向 纸面。当确定每一时刻的所有导线中的电流方向之后，不难按电流和磁场的右手螺旋法则， 表示出感应器上运些电流激发的磁场图案。
[0018] 从第一个相量图开始，此时I 各相导线中的电流方向分别为A、z、y指向纸 面，而B、x、巧旨向读者，按右手螺旋法则，可W确定相应的合成磁力线和合成磁势曲线，分别 见图3右面的细实线和粗实线。理论分析表明，在理想情况下，此曲线是一条正弦曲线。此
后，电流相量每逆时针方向移转周期，可分别绘出相应的电流相量图、各相导线中的电流
方向、合成磁力线和合成磁势曲线。由图3可见，电流相量在时间上每移转
周期相应的磁 势曲线在空间上就向右移动其峰值也向右移动即电流相量从一个瞬间过渡到另一 J f. 个瞬间，磁势曲线像波浪一样向右起伏移动，即咐及和S即向右移动，从而构成行波磁场。
[0019]电流相量在时间上每移动一个周期，磁势曲线在空间上向右移转一个周期，磁势 曲线在空间上向右移动两个极距，由此可得行波磁场的的运动速度：
[0021] 式中U-一行波磁场速度，m/s;
[0022] T--极距，m;
[0023] T--周期，S;
[0024] f--电源频率，Hz;
[0025] 行波磁场的运动方向和感应器绕组的相序有关，和普通异步电机一样，将馈给感 应器电流的两相交换位置，行波磁场也随之反向。
[0026] 靠行波磁场同铸型中的金属烙体相互作用就是运种铸造方法的工作原理，铸型被 放置在铸造装置上，诱入铸型的金属烙体被行波磁场激发的电磁体积力推动，并且在沿行 波磁场运动方向上的压力作用下充填型腔。
[0027] 铸造用行波磁场作用于合金烙体时将会产生水平电磁力Fx(由磁感应强度竖直分 量By决定)和脉动电磁力巧（由磁感应强度水平分量Bx决定）。在合金烙体的充型过程中，水 平电磁力是推进合金烙体充型的主要动力。而对于脉动电磁力，它的存在，一方面能有效消 除宏观缩松及显微缩松，增大合金密度，细化晶粒，有利于等轴晶凝固组织的形成。另一方 面，由于薄壁件凝固时间短，烙体受垂直脉动电磁力的作用使即将凝固界面变得不稳定，导 致凝固后表面粗糖度大，尤其是靠近感应器的铸件下表面粗糖度更大。
[0028] 从上述分析可知，脉动电磁力是造成行波磁场铸造表面质量差的重要原因。所W 要想改善铸件表面粗糖的缺陷，就要从消弱引起脉动电磁力的磁感应强度的水平分量Bx入 手。
[0029] 如前所述，铸件产生表面粗糖现象的主要原因为脉动电磁力，而脉动电磁力的产 生则是由磁感应强度的水平分量Bx所引发的，所W抑制磁感应强度的水平分量Bx的大小成 为本控制方案的关键。本实用新型设计了双边行波磁场铸造装置，并对其磁场空间分布进 行ANSYS有限元分析计算，找出有利于消除表面粗糖缺陷的磁场分布。
[0030] 在加载电流为1860At，加载频率为50化下，对双边行波磁场铸造装置的磁场空间 进行模拟计算。由计算结果可W看出，在双边行波磁场铸造装置间所夹磁场空间存在着上 下对称的行波磁场分布，从而可W在抵消产生脉动电磁力的磁感应强度的水平分量Bx的基 础上，进一步提高对合金烙体有推进作用的磁感应强度竖直分量By,有效地控制了该铸造 用行波磁场的分布。为了进一步证实该分析的正确性，现对双边行波磁场铸造装置的水平 对称线（即距下齿槽35mm处)进行磁感应强度计算，结果如图4所示。可W看出该位置的磁感 应强度水平分量的数量级由10-3降到10-4，而磁感应强度竖直分量的数量级由10-3增到 10-2，由此证明了该控制方案的正确性。
[0031] W上说明书中描述的只是本实用新型的【具体实施方式】，各种举例说明不对本实用 新型的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可W对W前所 述的【具体实施方式】做修改或变形，而不背离实用新型的实质和范围。
【主权项】
1. 一种双边行波磁场铸造装置，其特征在于:包括支架、设置于支架上的下铁芯和上铁 芯；所述的上铁芯与下铁芯之间设置有上半铸型和下半铸型；所述的上半铸型与下半铸型 上下叠放并形成型腔;上半铸型与下半铸型通过夹持装置紧固；所述的上铁芯与下铁芯均 缠绕有绕组线圈；所述的绕组线圈电路连接调压器;所述的绕组线圈分别与上铁芯和下铁 芯形成行波磁场;所述的行波磁场在型腔的两侧上、下对称分布;所述的上半铸型上设置有 浇口杯;所述的浇口杯中注入浇注用的金属熔体。2. 如权利要求1所述的一种双边行波磁场铸造装置，其特征在于:所述的夹持装置左右 对称设置在上半铸型和下半铸型的两端。
【专利摘要】本实用新型涉及一种双边行波磁场铸造装置，包括支架、设置于支架上的下铁芯和上铁芯；上铁芯与下铁芯之间设置有上半铸型和下半铸型；上半铸型与下半铸型通过夹持装置紧固；上铁芯与下铁芯均缠绕有绕组线圈；绕组线圈分别与上铁芯和下铁芯形成行波磁场；行波磁场在型腔的两侧上、下对称分布；上半铸型上设置有浇口杯；浇口杯中注入浇注用的金属熔体；绕组线圈电路连接调压器。本实用新型所夹磁场空间存在着上下对称的行波磁场分布，从而可以在抵消产生脉动电磁力的磁感应强度的水平分量Bx的基础上，进一步提高对合金熔体有推进作用的磁感应强度竖直分量By,有效地控制了该铸造用行波磁场的分布，可以有效的提高行波磁场铸造的生产效率和表面质量。
【IPC分类】B22D27/02
【公开号】CN205309273
【申请号】CN201521055534
【发明人】吕国伟, 张俊锐, 丁涛
【申请人】常州机电职业技术学院
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2015年12月16日