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述特種鑄造及有色合金!&&!年第.期

!"

電磁技術(shù)在鑄造中的研究與應(yīng)用

哈爾濱工業(yè)大學(xué)

摘

要

"張鐵軍郭景杰"

蘇彥慶丁宏升賈均

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

括感應(yīng)加熱技術(shù)、電磁攪拌技術(shù)、電磁霧化技術(shù)、電磁約束成型技術(shù)、薄壁件移動(dòng)磁場(chǎng)鑄造技術(shù)、熔體輸送技術(shù)等。這些技術(shù)在!"世紀(jì)的綠色集約化鑄造中，將占有重要地位。

關(guān)鍵詞：電磁技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：!"#$%&%

熱效應(yīng)力效應(yīng)鑄造

加!&!).&!，提高生產(chǎn)率。

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：（#))#）’文章編號(hào)：())(*#$$%)+*))+,*)+

自從發(fā)現(xiàn)電磁場(chǎng)與金屬相互作用會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)和力效應(yīng)以來(lái)，鑄造工作者就試圖將這兩種效應(yīng)用于鑄造領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)幾十年的研究，已開(kāi)發(fā)出多種技術(shù)。

在這些技術(shù)中，有的主要利用電磁場(chǎng)與金屬相互作用所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，有的主要利用力效應(yīng)，也有的既利用熱效應(yīng)，又利用力效應(yīng)。

.電磁約束成形技術(shù)

近年來(lái)，西北工業(yè)大學(xué)對(duì)電磁懸浮熔煉、冷坩堝感

應(yīng)熔煉以及磁懸浮熔體處理等幾種無(wú)容器的電磁約束

［-，’］

近終成形技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，認(rèn)為這幾種技術(shù)

"電磁感應(yīng)加熱技術(shù)

電磁感應(yīng)加熱技術(shù)是在鑄造中應(yīng)用最早最廣的一

都沒(méi)擺脫模殼實(shí)現(xiàn)零件成形，沒(méi)有實(shí)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(shù)。其基本原理如圖"所示，兩個(gè)可獨(dú)立控制的和疊加的上下線(xiàn)圈控制金屬熔化和成形。上線(xiàn)圈主要是快速熔化固態(tài)金屬，進(jìn)行熔體處理及初始液態(tài)金屬約束成形，下線(xiàn)圈實(shí)現(xiàn)最終的近似零件形狀電磁成形。該技術(shù)的特點(diǎn)是利用高頻場(chǎng)來(lái)熔化固態(tài)金屬，控制熔體在非接觸下電磁成形；上下兩線(xiàn)圈相互獨(dú)立可實(shí)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(xiàn)圈，采用頂注液態(tài)金屬的辦法可實(shí)現(xiàn)高頻近似零件約束成形電磁鑄造。目前該技術(shù)

還處于實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)階段。

項(xiàng)電磁技術(shù)，它包括真空或非真空，工頻、中頻、高頻感應(yīng)熔化技術(shù)等。主要是利用電磁感應(yīng)的熱效應(yīng)熔化金屬，利用力效應(yīng)在合金熔體內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈對(duì)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(shí)現(xiàn)無(wú)接觸鑄造的方法。自!&世紀(jì)’&年代前蘇聯(lián)

研制出電磁鑄造法以來(lái)，美國(guó)、瑞典等國(guó)鋁合金電磁鑄造已大規(guī)模投入生產(chǎn)，并實(shí)現(xiàn)了(錠同時(shí)鑄造。鋼的電磁鑄造正處于研究開(kāi)發(fā)階段。大連理工大學(xué)及上海大學(xué)開(kāi)展了這方面的研究，郝海等人對(duì)鋁的電磁鑄造過(guò)程從磁場(chǎng)分布、電磁壓力與感應(yīng)熱計(jì)算、電磁參數(shù)選擇等多個(gè)方面進(jìn)行了研究，對(duì)電磁鑄造的電磁場(chǎng)、溫度場(chǎng)等進(jìn)行了數(shù)值分析，建立了與試驗(yàn)條件相符的#$%數(shù)學(xué)、物理模型，并依此修正了有關(guān)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(duì)板坯變形的影響及其控制方法；還嘗試了人工神經(jīng)網(wǎng)

［")*］絡(luò)在電磁鑄造液柱成型控制中的應(yīng)用。

圖"電磁成形原理圖

"/液相!/上線(xiàn)圈./下線(xiàn)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(diǎn)：鑄件表面光滑，粗糙度!"為&+,)"+’，沒(méi)有模鑄生產(chǎn)所固有的缺陷，不需要進(jìn)行去皮加工，金屬收得率高（模鑄中切除量達(dá)"-!)!&!）；鑄件內(nèi)部組織均勻，晶粒細(xì)��；冷卻水利用率高，無(wú)須使用潤(rùn)滑油，改善工作條件；鑄速可增

*移動(dòng)磁場(chǎng)鑄造

前蘇聯(lián)的莫斯科汽車(chē)機(jī)械學(xué)院!&世紀(jì),&年代末，

研究了移動(dòng)磁場(chǎng)鑄造法，解決了生產(chǎn)高強(qiáng)度薄壁鑄件這一難題，澆注時(shí)，金屬液流動(dòng)順暢，可以生產(chǎn)非常薄的鑄

（01&.）"美國(guó)艾默生博士基金資助項(xiàng)目

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

收稿日期：!&&"1""1!’

萬(wàn)方數(shù)據(jù)

+,

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