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述特種鑄造及有色合金!&&!年第.期

!"

電磁技術在鑄造中的研究與應用

哈爾濱工業(yè)大學

摘

要

"張鐵軍郭景杰"

蘇彥慶丁宏升賈均

介紹了利用電磁場與金屬相互作用產生的焦耳熱效應和洛侖茲力效應，以及用于鑄造的幾種電磁加工技術，包

括感應加熱技術、電磁攪拌技術、電磁霧化技術、電磁約束成型技術、薄壁件移動磁場鑄造技術、熔體輸送技術等。這些技術在!"世紀的綠色集約化鑄造中，將占有重要地位。

關鍵詞：電磁技術

中圖分類號：!"#$%&%

熱效應力效應鑄造

加!&!).&!，提高生產率。

文獻標識碼：（#))#）’文章編號：())(*#$$%)+*))+,*)+

自從發(fā)現(xiàn)電磁場與金屬相互作用會產生熱效應和力效應以來，鑄造工作者就試圖將這兩種效應用于鑄造領域。經過幾十年的研究，已開發(fā)出多種技術。

在這些技術中，有的主要利用電磁場與金屬相互作用所產生的熱效應，有的主要利用力效應，也有的既利用熱效應，又利用力效應。

.電磁約束成形技術

近年來，西北工業(yè)大學對電磁懸浮熔煉、冷坩堝感

應熔煉以及磁懸浮熔體處理等幾種無容器的電磁約束

［-，’］

近終成形技術的優(yōu)缺點進行分析，認為這幾種技術

"電磁感應加熱技術

電磁感應加熱技術是在鑄造中應用最早最廣的一

都沒擺脫模殼實現(xiàn)零件成形，沒有實現(xiàn)在非接觸下熔體熔煉和成形的統(tǒng)一，不可能避免污染。提出了近似零件形狀的高頻電磁成形技術。其基本原理如圖"所示，兩個可獨立控制的和疊加的上下線圈控制金屬熔化和成形。上線圈主要是快速熔化固態(tài)金屬，進行熔體處理及初始液態(tài)金屬約束成形，下線圈實現(xiàn)最終的近似零件形狀電磁成形。該技術的特點是利用高頻場來熔化固態(tài)金屬，控制熔體在非接觸下電磁成形；上下兩線圈相互獨立可實現(xiàn)不同的功能；初始約束成形形狀和最終約束成形形狀不同；去掉上線圈，采用頂注液態(tài)金屬的辦法可實現(xiàn)高頻近似零件約束成形電磁鑄造。目前該技術

還處于實驗室開發(fā)階段。

項電磁技術，它包括真空或非真空，工頻、中頻、高頻感應熔化技術等。主要是利用電磁感應的熱效應熔化金屬，利用力效應在合金熔體內產生強烈對流使成分和溫度均勻。

!電磁鑄造

電磁鑄造（#$%）是借助于電磁力克服金屬液的靜

壓實現(xiàn)無接觸鑄造的方法。自!&世紀’&年代前蘇聯(lián)

研制出電磁鑄造法以來，美國、瑞典等國鋁合金電磁鑄造已大規(guī)模投入生產，并實現(xiàn)了(錠同時鑄造。鋼的電磁鑄造正處于研究開發(fā)階段。大連理工大學及上海大學開展了這方面的研究，郝海等人對鋁的電磁鑄造過程從磁場分布、電磁壓力與感應熱計算、電磁參數(shù)選擇等多個方面進行了研究，對電磁鑄造的電磁場、溫度場等進行了數(shù)值分析，建立了與試驗條件相符的#$%數(shù)學、物理模型，并依此修正了有關工藝參數(shù)；研究了電磁鑄造大板坯工藝參數(shù)，如澆注溫度、冷卻水量、噴水孔距等對板坯變形的影響及其控制方法；還嘗試了人工神經網

［")*］絡在電磁鑄造液柱成型控制中的應用。

圖"電磁成形原理圖

"/液相!/上線圈./下線圈*/固相-/冷卻器’/抽拉頭

與傳統(tǒng)方法相比電磁鑄造具有以下優(yōu)點：鑄件表面光滑，粗糙度!"為&+,)"+’，沒有模鑄生產所固有的缺陷，不需要進行去皮加工，金屬收得率高（模鑄中切除量達"-!)!&!）；鑄件內部組織均勻，晶粒細小；冷卻水利用率高，無須使用潤滑油，改善工作條件；鑄速可增

*移動磁場鑄造

前蘇聯(lián)的莫斯科汽車機械學院!&世紀,&年代末，

研究了移動磁場鑄造法，解決了生產高強度薄壁鑄件這一難題，澆注時，金屬液流動順暢，可以生產非常薄的鑄

（01&.）"美國艾默生博士基金資助項目

男，，教授，博士生導師，哈爾濱工業(yè)大學*.*信箱（"-&&&"），電話："0-’年出生，&*-"1’*".0."""郭景杰，

收稿日期：!&&"1""1!’

萬方數(shù)據(jù)

+,

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