液态金属的电导率要 磁铁应设有 自 动控

　　小议电磁离心铸造工艺的原理与运行_物理_自然科学_专业资料。研究电磁作用在冶金生产中的应用的基础就是电磁流体力学。以前的研究主要侧重于电磁作用在液态金属中造成流动,进而流动改变了金属的凝固过程。而电磁作用对液态金属的物理性质产生的影响也会影响金属凝固过程,而且由于不同物质的电磁特性不同,因而在其它工艺条件相同情况下电磁作用对它们的影响也会不同。

　　维普资讯 科 科苑论谈 ｉ ｆ ｆ 刘 晶 一 盛 中 国 小议 电磁 离心铸 造工艺 的原理 与运行 （ 、 尔滨鑫润工业有限公 司， １哈 黑龙 江 哈 尔滨 １０ ０ ２ 哈 尔滨汽轮机有 限责任公 司， ５０ ０ 、 黑龙江 哈 尔滨 １００ ） ５ ０ ０ 摘 要： 研究电磁作用在 冶金生产 中的应 用的基 础就是 电磁流体 力学。 以前的研究主要侧重于电磁作 用在液态金属 中造成流动， 进而流动改 变 了金属的凝 固过程。而电磁作用对液态金属的物理性质产生的影响也会影响金属凝固过程 ，离心铸造 而且 由于不同物质的电磁特性不同， 因而在其它工艺条 件 相 同情 况 下 电磁作 用对 它们 的影 响 也 会 不 同 。 关键 词 ： 电磁 离心 铸 造 ； 艺 ； 理 ； 行 、 工 原 运 近年来 ， 电磁作用在工业 、 农业 、 医疗卫生 等方 面的应用越来越广泛并且引起 了人们极大 的兴趣 ，尤其 电磁作用在冶金生产 中的应用经 过人们几十年 的探索 ， 已经取得了很大 的进展 ， 并且越来越受到科学工作者的重视 。电磁作用 对金 属凝 固过 程 的影 响 是 其 中 重 要 的 方 面 。 对铸造工作者来说提高铸件质量是重要的任 务，而提高铸件质量 的关键在于改善铸件的凝 固过程。 与传统方法不同 ， 电磁作用为有效地控 制铸件凝固过程开辟了广阔的前景 。 １电磁离心铸造的基本原理 １ ． １液态金属受力分析 电磁离心铸造 中液态金属受到离心力、 重 力以及电磁力 的作用。其 中重力的方 向始终 向 下。但重力相对离心力来说很小，因此可 以忽 略。 沿轴向的，离心铸造 区内则存在涡 电流。 微 综合这几种因 极 的横断 面积应根据离心铸管 的尺寸确定 ， 电 素， 电磁离心铸造条件下 ， 制系统 和冷却防护装 置。 与 正 常 值差 别 较 大 。 另外 液 态 金 属 的 电导 率 也 ２ ． ２离心机转数的确定 随析出相的长大而变化。 由于 电磁 力在切 向上 的分量起 阻碍液态 由 第 一 部 分 知 道 磁 导 率 也 受 磁 场 变 化 频 金属随铸型运动 的作用 ，因此离心机的转数也 率的影响，因此液态金属的磁导率和空气的磁 应该提高以保证铸件成形 。电磁离心铸造中凝 导率也不同。 ｌ３剪 切 力 － 由 于液 态 金 属 中存 在 着 相 互 滑 动 ， 时 液 此 固刚 刚 开 始时 ， 态 金 属 内壁 的速 度 为 ： 液 １ １ ０＝ ０ ｒ ＋ ａ Ｏ ３ Ｃ Ｏ ｔ ） Ｖ ａ ０ Ｃ Ｏ ｒ ＋ ２ ａ Ｏ ５ 态 金 属 中 的剪 切 力 为 ： ｄ Ｖ０ １ １ ｒ＇ ｆ １ ）＇ ｆ （ ａ２ ＋ ２ ａ ４ ） － ｅ ｑ ７（＝Ｃｔ Ｃ Ｏ ｒ Ｃ Ｏ ｒ ｌ ｅ 互不相溶组元和异相质点的运动规律 由于液态合金中互不相溶组元各 自的电导 率 、磁 导率 不 同 ，因 而 它们 受 到 的 电磁 力 也 不 同， 分别为： ｆ＝ｒ ｌ ￣ｌ（ ｆ＝ ２ （ ２￣ ｌ Ｈ） ０ ２Ｖ １ ｒ ２ Ｖ ２ ２ Ｈ） ０ １ ． 心 压 力 ． １离 １ 离 心 压力 始 终 沿径 向 向外 。在 液 态金 属 中 取微元 ， 该微，单元产生 的离心匝力为： Ｊ 、 ｄ ＝ ￣２ ｒ ｒ ｐ ｐ ｄ ｐ＝￣２ （ －０ ） ｒｐ ｒ ｒ２ ２ １１ 电磁 力 ．． ２ 又因它们的粘 度不同， 这就造成 了各组 元 的切 向运动速度也不同。各组元的切向运动速 度分别为 ： ｌ Ｖ０ ＝ Ｏ１ ＋ ａ １ ３ ＋ ２ Ｏｌ ｌ １ ａ ｒ Ｃ１ ０ ｒ Ｃ１ ａ ２３磁 场强度 的确定 ． 在 电磁离 心铸造下 对于电导 率与磁导率 不 同的液态金属或合金磁场强度 的大小取值范 围不同 。对于电导率与磁导率较大 的磁场强度 的取值要小一些 ，如铝及其合金 、离心铸造铜及其合金 等 ；对于电导率与磁导率较小 的磁场强度取值 要大一些 ， 如铸钢 、 铸铁等。磁场 强度选择要适 当， 太小则起不到应有的作 用， 太大则不利于获 得合格铸件 。 ２４ 电机输 出功率的确定 ． 铸 型为电导体 ， 因而在电磁离心铸造条件 下也存在感生电流 ， 也受到 电磁力的作用 。 电磁铁 气隙磁场 的分 布并不是 十分均匀 的当气隙较小时一般可以认为是均匀的。以下 分析及运算 中是 以有效工作 区气隙问磁力线均 匀分布为前题 的。 液态金属随铸 型旋转过程 中切割磁力线 ， 感生 出感生电流， 感生电流密度为 ： Ｊ ｏ ｘ ＝ ＇ＨＶ ｉ ｔ ＝＇ Ｂ ｏ ， ０ｓ ｏ Ｖ ｐ ｎｔ 由于磁场对 离心机铸 型和液态金 属的旋 转运动起阻碍作用 ，因此离心机电机要提高输 ｒ ） ５ 出功率才能保持在正 常情况下的转数。 ｌ Ｖ０ ＝ａ ２ ｒ ｌ ２ ０ ＋Ｃ２ ０ ｒ ＋ ａ ２ ａ ２ ３ Ｃ２ ２ ｏ ３由以上分析所得到 的结论 ｒ） ５ ３１电磁离心铸造是一种新工艺 ，具有广 ． 其 中 ａ １： １ ＋ １ Ｒ ＋ １２ Ｒ ０ １１ ｃ ２ Ｃ ４ 泛的研究 内容和很大的潜在应用价值。 ａ ＝１ ｌ ２ Ｒ２ ＋Ｃ ０２ ｌ ＋Ｃ ２ ２ Ｒ４ ３ ． 电磁离心铸造下合金凝固组织可 以 ２在 因此 不 同组 元 同 会 发 生 径 向相 对 运 动 ， 导 控制 ， 柱状 晶倾斜生长并细化 ， 并
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