本文關(guān)鍵詞：鋁合金電磁泵低壓鑄造技術(shù)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

第! 卷 第!期 " !# $年%月 #

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鋁合金電磁泵低壓鑄造技術(shù)
黨驚知 楊晶 程軍
（華北工學(xué)院材料工程系， 山西太原， #% ） # #4 $

摘要

根據(jù)電磁泵原理開發(fā)了由電磁泵和保溫爐組成的鋁合金低壓鑄造裝置， 通過大量實(shí)驗(yàn)確定

了流量、 泵高與其影響因素的關(guān)系， 并獲得了可對該低壓鑄造裝置鑄造過程進(jìn)行自動控制的數(shù)學(xué)模型， 在自動控制下利用該裝置進(jìn)行實(shí)際澆注， 效果良好。 關(guān)鍵詞 機(jī)械制造工藝與設(shè)備； 鋁合金； 電磁泵； 低壓鑄造； 流量； 泵高； 控制 中圖分類號 ( ! 5"

電磁泵是一種可輸送導(dǎo)電流體的裝置。用電磁 泵和保溫爐組成的鋁合金低壓鑄造裝置與傳統(tǒng)的氣 壓式鋁合金低壓鑄造系統(tǒng)相比， 具有充型過程平穩(wěn)， 流量連續(xù)、 精確可調(diào)； 連續(xù)生產(chǎn)過程中鋁液吸氣量 少， 鑄件質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。 目前美國、 英國、 法國及前蘇聯(lián)等國家掌握該項(xiàng) 技術(shù)， 尤其是西方發(fā)達(dá)國家已達(dá)到了實(shí)用化程度。 前蘇聯(lián)國家科學(xué)院成功地采用電磁泵充型的低壓鑄 造系統(tǒng)生產(chǎn)鋁合金導(dǎo)彈罩殼； 英國 ’6 / :公司發(fā) /7 8 9 明的 以 電 磁 泵 傳 輸、 型 為 核 心 技 術(shù) 的 ’6 / : 充 /7 8 9 用于生產(chǎn)一級方程式賽車的發(fā)動機(jī)缸 ;/= 工藝， 8<6 6 體、 缸蓋； 美國福特汽車公司某鑄造廠全部采用電磁 泵低壓鑄造系統(tǒng)， 并實(shí)行自動化控制， 年產(chǎn)$#多萬 # 件缸蓋， 成品率穩(wěn)定在> ? 以上； ! 年的生產(chǎn)實(shí) 近 # # 際表明，; 法工藝在汽油發(fā)動機(jī)的缸體、 缸蓋、 進(jìn)排 ’ 氣管等零部件的鑄造生產(chǎn)上處于世界領(lǐng)先地位。今 后的幾年， 乃至十幾年， 電磁泵充型的低壓鑄造方法 將會進(jìn)入一個大的發(fā)展時期。

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式中， 垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度和金屬液體流動方向上 " & 的電流密度；’ 垂直于電流和金屬液體流動方向上 ! 的磁感應(yīng)強(qiáng)度； 處于磁隙間的金屬液體長度。 %

圖44 電磁泵原理圖 1 BD44 ; E F / = < / 2E9 F @ C 11 8 < 0 G 0 9 @ D=< H F C C= =8 C

" 電磁泵低壓鑄造裝置及控制方法
根據(jù)上述原理， 在對國外電磁泵低壓鑄造設(shè)備
［ 綜合分析的基礎(chǔ)上 $］ 設(shè)計(jì)制造了電磁泵低壓鑄造 ，

! 電磁泵原理
電磁泵的原理是通入電流的導(dǎo)電流體在磁場中 受到洛侖茲力的作用， 使其定向移動，， 如圖 4 4 所 1
［ 示 4］ 。其主要參數(shù)是電磁鐵磁場間隙的磁感應(yīng)強(qiáng)

裝置如圖!4所示。該裝置核心技術(shù)是電磁泵頭的 1 設(shè)計(jì)制造， 該裝置最大流量為 4% D6 最大泵高為 I J／ ， 4K I @1 利用該裝置進(jìn)行低壓鑄造試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， 當(dāng)電磁泵 磁鐵線圈的勵磁電流一定時， 即磁感應(yīng)強(qiáng)度 ! 一定

度! （單位 (） 和流過液態(tài)金屬的電流密度 " （單位 ／ @ 1 — & @ !）它們與電磁泵的主要技術(shù)性能指標(biāo)—— ［ ］ !： 壓頭 ! ） （ # 間存在如下關(guān)系
!# 年4 月收稿， # 年$月定稿。 #! ! ! $ #

第 !期

鋁合金電磁泵低壓鑄造技術(shù)

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（ &） != 根據(jù) !# 式、 " ） （ "） （ = 式可以用計(jì)算機(jī)方便地控制電 ! 極電流達(dá)到控制泵高和流量， 正確地執(zhí)行低壓鑄造 工藝。
圖!# 電磁泵低壓鑄造裝置 " $&!# ’ )*, ., 0 %& , . % % "" ( + -+ /- 2 - *) 3 1 1 1 1, 4 1 5 &,/ . * 3 , / ( 021 * 5 ,+ %

時， 電磁泵的泵高 ! 與電極電流" 有關(guān)， 電磁泵的 流量 # 與電極電流" 及出液口距保溫爐鋁液液面 傳統(tǒng)的低壓鑄造過程是 的高度$ 有關(guān)。眾所周知， 通過正確控制通入保溫爐的氣體壓力和流量來完成 充型、 保壓從而獲得合格鑄件。對于電磁泵低壓鑄 造裝置， 要根據(jù)低壓鑄造工藝完成鑄造過程， 則必須 正確控制電極電流， 所以必須獲得泵高、 流量與電流 的關(guān)系。通過大量實(shí)驗(yàn)獲得了電磁泵的泵高 ! 與 電極電流" 的關(guān)系如圖 !! 所示。由圖可見， 電磁 6 經(jīng)回歸其關(guān) 泵的泵高 7 與電極電流" 呈正比關(guān)系， 系為
圖!A 流量與凈壓頭的關(guān)系 " $&!A 84%23 ,), ; )/*/ D % "" , 1 -% 1 ,2 4 00 1 0 ( *9 ( % 0:21 + -+ ,: 2 , *, .,30 -

! 應(yīng)用情況
利用自行開發(fā)的電磁泵低壓鑄造設(shè)備進(jìn)行了鋁 合金鑄件的實(shí)際澆注， 其鑄造過程包括電磁泵充型 及保壓， 與傳統(tǒng)的氣壓式鋁合金低壓鑄造系統(tǒng)相比， 克服了傳統(tǒng)低壓鑄造系統(tǒng)充型過程升液管內(nèi)液面的 波動和由于通入壓縮空氣造成鋁液吸氣及充型過程 控制精度低等缺點(diǎn)， 具有充型過程平穩(wěn)， 流量連續(xù)、 精確可調(diào)， 連續(xù)生產(chǎn)過程中鋁液吸氣量少， 鑄件質(zhì)量 好等優(yōu)點(diǎn)。圖 A # 為微型車四缸發(fā)動機(jī)缸蓋鑄件 " （重# E ） 鑄 造 工 藝 為 充 型 時 間 B ， 壓 時 間 。 !& -保

圖!! 電流與泵高的關(guān)系 " $&!! 84%23 ,), 4 1/ . ,1 2 41 % "" , 1 -% 1 ,2, / % /+ 2 0:% 0 ( *9 ,+ + ;

無表面缺陷， 剖開后剖面 ! %， 52 所得鑄件外型完整， 上組織均勻， 無氣孔、 夾渣及縮孔縮松缺陷， 鑄件質(zhì) 量滿足要求。另外還用該設(shè)備生產(chǎn)了渦輪增壓器葉

（ &） ! %#<>= ’! & @ & = " =< ? !# 電磁泵的流量 # 與凈壓頭 ! 的關(guān)系如圖 ! A 所 ! " 示， 經(jīng)回歸其關(guān)系為 & > ! & ? # %’B ’> ! !)>>!! ! )>>?! ( C! （ &） !! （ "） ! !! 式中的凈壓頭 ! 等于泵高! 與出液口距保 見 !A 式。 溫爐鋁液液面的高度$ 的差，（ "） （ &） ! ! % ! ’$ !A 將 !# 式代入 !A 式得 （ "） （ "） & = " =< ? ! !< ! %#<>= ’! & @’$ （ &）

圖A# 微型車四缸發(fā)動機(jī)缸蓋鑄件 " $&A# F100 52 5/- 2 % "" / 44 %. 0 %& . . 1

’( ( 輪、 導(dǎo)彈罩殼等， 獲得了同樣效果。

兵

工

學(xué)

報

第’ 卷 D

質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。 參 考 文 獻(xiàn)
北京：科 ! 中國科學(xué)院力學(xué)研究所電磁泵小組"液態(tài)金屬電磁泵" 學(xué)出版社， ## % ! !$ " ! & ’ 趙凱華"電磁學(xué)"高等教育出版社， #& ( ! # !( " ) ( % *,/ 2 " -78 7/+1 / .:; < < >6 ?=.: 3 = +. 134 56 .6 - 3 918 . ,= +0 =@ 11 7 -0 , , 8 , 6@0= 9 + /8, 016= A , 8 B18 + C 0 8 ， 8= - , 7 :=9>= 0 " = -/@ / .: ? 2/ = =0 . 1 / , . （ !# ， )$ #D ! ）

! 結(jié)論
電磁泵低壓鑄造設(shè)備與傳統(tǒng)的氣壓式鋁合金低 壓鑄造系統(tǒng)相比， 克服了后者充型過程升液管內(nèi)液 面的波動和由于通入壓縮空氣造成鋁液吸氣及充型 過程控制精度低等缺點(diǎn)， 具有充型過程平穩(wěn)， 流量連 續(xù)、 精確可調(diào)； 連續(xù)生產(chǎn)過程中鋁液吸氣量少， 鑄件

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