Спосіб лиття під електромагнітним тиском

Спосіб лиття під електромагнітним тиском, що включає подачу рідкого металу за допомогою електромагнітного насоса до ливарної форми за технологічною схемою лиття під низьким тиском через розосереджену ливниково-живильну систему, поповнення установки рідким металом під час витримування тверднучого виливка під електромагнітним тиском та підтримання рівня розплаву в ливникових каналах у проміжках часу між заливками із заданою точністю, який відрізняється тим, що рівень рідкого металу в ливникових каналах підтримують модульованим за амплітудою електромагнітної сили, створюваної електромагнітним насосом. UA (21) 20031110086 (22) 10.11.2003 (24) 16.01.2006 (46) 16.01.2006, Бюл. № 1, 2006 р. (72) Фікссен Владислав Миколайович, Дубодєлов Віктор Іванович, Горшков Андрій Олегович, Слажнєв Микола Андрійович (73) ФІЗИКО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ІНСТИТУТ МЕТАЛІВ ТА СПЛАВІВ НАЦІОНАЛЬНОЇ АКАДЕМІЇ НАУК УКРАЇНИ (56) SU 1733190, A1, 15.05.1992 SU 1419801, A1, 30.08.1988 SU 431961, 15.06.1974 SU 448068, 30.10.1974 SU 639641, 30.12.1978 SU 835630, 07.06.1981 SU 944779, 23.07.1982 SU 1118481, A, 15.10.1984 RU 2055686, C1, 10.03.1996 US 5215141, A, 01.06.1993 US 4714102, A, 22.12.1987 JP 61132258, 19.06.1986 JP 55122660, 20.09.1980 C2 2 (19) 1 3 69647 4 рядну роль електромагнітного затвора при поповмодульованого за амплітудою струму, що протікає ненні установки металом. По закінченні процесу у робочій зоні електромагнітного насоса, створютверднення виливка ливарну форму залишають на ється модульована за амплітудою електромагнітна позиції заливки, вмикають електромагнітний насос, сила. Оскільки у такому разі у робочій зоні не може а після цього зменшують газовий тиск. Електромасформуватися певна усталена система вихорів, гнітний насос забезпечує мінімальний підпір виливластива конкретному режиму включення індуктовка, при якому рідкий метал не відривається від рів та електромагніта, амплітуда небажаних некещойно сформованої нижньої поверхні ливникової рованих коливань гідравлічного напору, що ствоплити. Завдяки цьому вдається запобігти окисленрюється електромагнітним насосом, різко ню металу та, відповідно, усунути брак по неметазменшується. Відповідно знижується і амплітуда левих включеннях у виливках. Головним недоліколивань перепаду рівнів, створюваного електроком цього способу є необхідність герметизації магнітною силою. Дослідження, проведені у металоприйомника та електромагнітного насоса, а ФТІМС НАН України, показали, що за амплітудної одночасне використання електромагнітного і газомодуляції електромагнітної сили у магнітодинамічвого тиску призводить до істотного ускладнення ному насосі у 4-5 разів знижується амплітуда кообладнання та, відповідно, до підвищення імовірливань рівня рідкого металу. ності виходу його з ладу і збоїв робочого ритму При реалізації запропонованого способу виколиття. ристовується заливочний пристрій, наведений у Для усунення зазначених недоліків пропонупрототипі, але розгерметизований, у якого відсутється новий спосіб лиття під електромагнітним ня пневматична система, а заливка ливарної фотиском, в якому заповнення ливарних форм та рми, тверднення виливка та підтримання рівня підтримання заданого рівня рідкого металу в ливрозплаву у ливникових отворах здійснюється за никових каналах у проміжках часу між заливками допомогою електромагнітного насоса. Такий зализабезпечується дією електромагнітного тиску без вочний пристрій (Фіг. складається із заливочної застосування пневматичного тиску. Поставлена камери (міксера) 1 та металоприймача 2, що з'єдзадача вирішується тим, що в способі лиття під нані Ш-подібним каналом 3 магнітодинамічного електромагнітним тиском, який включає подачу насосу. Підтримання технологічної температури рідкого металу до ливарної форми електромагнітрозплаву в заливочній камері та його перемішуним насосом за технологічною схемою лиття під вання здійснюється індуктором 4, підключеним до низьким тиском через розосереджену ливниковостандартної електромережі. Обігрів розплаву в живильну систему, поповнення установки рідким металоприйомнику та підтримання його рівня у металом під час витримування тверднучого виливливникових каналах 5 плити 6 здійснюється магніка під електромагнітним тиском та підтримання тодинамічним насосом, що складається з Шрівня розплаву в ливникових каналах у часових подібного каналу 3, двох індукторів 8 і електромагпроміжках між заливками із заданою точністю, згініта 9. Кожний з індукторів підключений відповідно дно винаходу, рівень рідкого металу в ливникових до окремого перетворювача частоти ПЧ1 та ПЧ2, у каналах підтримують модульованою за амплітуяких як частота, такі напруга є незалежними одна дою електромагнітною силою, створюваною елеквід одної регульованими величинами. Електроматромагнітним насосом. гніт підключений до аналогічного перетворювача Застосування модульованої за амплітудою частоти ПЧ3. До складу електрообладнання залиелектромагнітної сили дасть змогу суттєво зменвочного пристрою входять також датчик рівня мешити амплітуду некерованих коливань металу в талу 10, встановлений у металоприйомнику 2, реливникових каналах. Без модуляції їхня частота гулятор рівня 11 та регулятор процесу складає 0,3-0,5Гц, а амплітуда зростає із збільзаповнення 12. шенням електромагнітного тиску до 10-25мм. При Спосіб здійснюють таким чином. таких коливаннях рідкий метал може або відриваВідключений від електроживлення двокамертися від ливникової плити або виливатися через ний заливочний пристрій заповнюють рідким меливникові канали на плиту. Причиною вказаних талом 13 таким чином, щоб його рівень знаходивнебажаних коливань є періодичні переміщення ся приблизно на середині товщини ливникової вихрових структур, що формуються у робочій зоні плити, тобто є на 15мм нижче верхньої площини каналу електромагнітного насоса внаслідок прояву ливникової плити. На ливникову плиту 6 встановмагнітогідродинамічних ефектів. люють ливарну форму 7. Після цього вмикають Для пояснення сказаного порівняємо гідродиіндуктор заливочної камери 4 та регулятор рівня намічні ситуації в робочій зоні магнітодинамічного 11. Після цього подають напруги від перетворюванасоса для режимів роботи з модуляцією електчів частоти ПЧ1, ПЧ2 і ПЧ3 відповідно на індуктори ромагнітної сили та без неї. В електромагнітному 8 та електромагніт 9. Оскільки розплав ще не віднасосі з Ш-подібним каналом (Фіг.) можуть бути бирався з установки, то регулятор рівня 11 видає у реалізовані три режими роботи: синфазний, проперетворювач частоти ПЧ3 сигнал, що відповідає тифазний та несиметричний (по фазі). Кожному з нульовому перепаду рівнів. Водночас сигнал від них відповідає своя характерна вихрова структура. регулятора рівня подається на регулятор процесу При модуляції струму відбувається процес безпезаповнення 12, де здійснюється корекція закону рервного плавного переходу сумісної роботи індурегулювання електромагнітного тиску відповідно кторів з синфазного режиму через несиметричний величині перепаду рівнів розплаву між ливниковиу протифазний, а після цього у зворотній послідоми каналами та дзеркалом металу в металопривності з проходженням кутів зсуву струмів по фазі йомнику. від 0 до 2π з частотою модуляції. При взаємодії Після вмикання усіх складових частин елект 5 69647 6 рообладнання оператор подає команду на викоВід перетворювача частоти ПЧ1 надходила напрунання заливки. Відбувається заповнення ливарної га 357В частотою 47Гц, від ПЧ2 - 304В частотою форми 7 через ливникові канали 5 та витримуван40Гц, а ПЧ3 змінював напругу в інтервалі 0-350В ня тверднучого виливка за програмою, що задапри частоті 47Гц. Таким чином, здійснювалася ється регулятором процесу заливки 12. Після твеамплітудна модуляція електромагнітної сили за рднення виливка регулятор 12 дасть команду на рахунок розузгодження частот живлення систем зменшення електромагнітного тиску до величини, магнітодинамічного насоса. Несуча частота склащо визначається регулятором 11 та відповідає дала 87Гц, а частота модуляції - 7Гц. При цьому поточному значенню перепаду рівнів розплаву в амплітуда небажаних коливань металу в міксері не камерах. Ливарну форму підіймають. При цьому перевищувала 5мм при максимальному перепаді рівень рідкого металу в ливникових каналах залирівнів між міксером та металоприймачем, що шається у межах товщини ливникової плити. Після складав 150мм. цього проводять витримування виливка, опускання Використання запропонованого способу доливарної форми на плиту та запуск чергового цикзволить виключити з даного процесу лиття газове лу лиття. В той момент, коли перепад рівнів сягає середовище, що стискається, та за рахунок цього максимального допустимого значення, регулятор спростити і здешевити приблизно на 20% як залирівня 11 подає звуковий та світловий сигнали про вочний пристрій, так і його електрообладнання. необхідність поповнення установки рідким метаЧерез те, що відпадає необхідність у герметизації, лом. Оскільки зниження рівня розплаву у металопзростає технологічність процесу. Ванна металоприймачу відбувається у процесі заповнення форриймача стає зручною для поповнення, очистки ми, зазначені сигнали будуть видаватися при від шлаку та візуального спостереження. Істотно виконанні заливки, тому регулюючий пристрій 11 зменшується ймовірність порушення робочого видає заборону на підйом форми та зменшення ритму лиття через збої у роботі. В установці викоелектромагнітного тиску. В цей період оператор ристовується тільки один вид енергії - електричзаливає до металоприймача необхідну кількість ний, що значною мірою сприяє спрощенню, здеметалу, після чого ливарна форма автоматично шевленню та підвищенню надійності системи підіймається, і у ливникових каналах встановлюуправління процесом одержання виливків. Переється заданий рівень розплаву. Після цього почираховані переваги в підсумку сприяють зниженню нається новий цикл відбору металу з установки до браку та витрат на одиницю продукції. наступного поповнення і т.д. Використовуючи заДжерела інформації пропонований спосіб, можна, наприклад, при дося1. А.с. СССР №1733190 A1, МКИ В22D18/04, гненні перепаду рівнів у 150мм витрачати 200кг та опуб. 15.05.92. Бюл. №18. більше алюмінієвого сплаву без поповнення уста2. Борисов Г.П., Дубоделов В.И., Котлярский новки залежно від площі дзеркала металу у метаФ.М. и др. Ресурсосберегающая технология и лоприймачі та потужності індукторів магнітодинаоборудование для литья алюминиевых сплавов с мічного насосу. рассредоточенной литниково-питающей системой У конкретному прикладі реалізації способу, що под регулируемым давлением (РАСЛИТ-ЛРД) // заявляється, до заливочного пристрою заливався Технологические системы. - 2000. - №4. - С.18-24. алюмінієвий сплав АК7ч при температурі 750°С. Комп’ютерна верстка Т. Чепелева Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601