УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДИФИЦИРОВАНИЯ СПЛАВОВ

Полезная модель относится к области металлургии, а именно - к устройствам для модифицирования сплавов.
Известно устройство для модифицирования сплавов цветных металлов [1], состоящее из емкости, в которую заливают сплав, индуктора и литейной формы (кристаллизатора). Недостатком данного устройства является то, что перед кристаллизацией при обработке магнитным полем и модифицировании происходит перемешивание расплавленного сплава, что приводит к загрязнению сплава шламами, к снижению качества слитка и его механических свойств.
Наиболее близким [2] к предлагаемой полезной модели является устройство для модифицирования и литья сплавов цветных металлов, содержащее емкость для сплава, насос с металлотрактом, источник магнитного поля в виде индуктора переменного магнитного поля, размещенного на металлотракте насоса вне емкости, литейные формы. Работает устройство следующим образом. После заливки расплава в емкость он подается с помощью насоса по металлотракту, модифицирование расплава осуществляется в металлотракте насоса путем его обработки переменным осесимметричным магнитным полем соленоида при пропускании сплава по оси симметрии магнитного поля. Недостатком данного устройства является сложность применяемого оборудования, слабый эффект модифицирования из-за недостаточной величины магнитной индукции (0,1...0,5 Тл) и невысокие механические свойства получаемых сплавов.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства для модифицирования сплавов, позволяющего получать сплавы с повышенными механическими свойствами.
Для решения задачи в устройстве для модифицирования сплавов магнитным полем, включающем источник магнитного поля в виде индуктора и литейную форму, индуктор магнитного поля представляет собой конусную
индуктивную катушку, в которую установлен керамический желоб для протекания расплава, при этом катушка закреплена на стойках, с возможностью изменения угла наклона катушки относительно горизонтальной плоскости.
На фигуре приведено заявленное устройство.
Устройство содержит конусную индуктивную катушку 1, в которую установлен керамический желоб 2 с воронкой 3. Катушка 1 с помощью хомутов 4 закреплена на стойках 5, установленных на станине 6. Стойки 5 выполнены с возможностью изменения их высоты и обеспечивают изменение угла наклона α катушки 1. Конец желоба 2 подведен к литейной форме 7.
Работает устройство следующим образом. Расплав заливается в воронку 3. По мере его протекания по керамическому желобу 2 внутри конусной индуктивной катушки 1 происходит модифицирование расплава магнитным полем, затем расплав попадает в литейную форму 7. Угол наклона α позволяет регулировать скорость протекания расплава по желобу и, соответственно, время его модифицирования магнитным полем.
Данное устройство позволяет обеспечить более сильный модифицирующий эффект за счет повышенной величины магнитной индукции и увеличения времени модифицирования расплава, что способствует получению мелкозернистой структуры сплава и высокого уровня механических свойств.
к
Пример: Исследовали влияние магнитного поля, наведенного с помощью предлагаемого устройства, на микроструктуру и механические свойства промышленного алюминиевого сплава АК7. Плавки проводили в печи сопротивления. Заливку образцов для изучения микроструктуры и механических свойств осуществляли через предлагаемое устройство в кокильную форму, причем угол наклона катушки α составлял 45°. Сама конусная индуктивная катушка была намотана на трубчатый каркас диаметром d=35 мм из кварцевого стекла, куда вставлялся керамический желоб. Намотка
п
1
2
выполнялась послойно, медным проводом (d=2 мм) с шелковой изоляцией. Число слоев намотки - 18. Число витков катушки равномерно уменьшалось - от 105 до 20. В результате такой намотки катушка имела форму усеченного конуса. Наибольший наружный диаметр катушки составлял d=135 мм, а наименьший - d=40 мм, высота катушки Н=310 мм. В процессе модифицирования расплава индукция по оси катушки может меняться в интервале от 0,1 до 0,7 Тл.
Металлографические исследования показали, что структура эвтектики в сплаве, подвергнутом воздействию магнитного поля, становится более дисперсной по сравнению с эвтектикой в структуре сплава, не обработанного магнитным полем, при этом расстояние между пластинами кремния в эвтектике уменьшается (в среднем) от 2,5...2,8 мкм (В=0) до 0,5...0,6 мкм (В=0,206 Тл).
Механические свойства сплава АК7, подвергнутого воздействию магнитного поля при помощи предлагаемого устройства, приведены в таблице. Также в таблице приведены механические свойства сплава АК7, обработанного магнитным полем при помощи известного устройства [2]. Результаты, приведенные в таблице, показывают, что модифицирование магнитным полем сплава АК7 при помощи предлагаемого устройства дает более высокий уровень механических свойств, чем использование известного устройства [2].
ТаблицаВлияние способа модифицирования магнитным полем на механические свойства сплава АК7
Способ модифицирования магнитным полем
Варьирование величины магнитной индукции В во время обработки, Тл
Механические свойства
σ<sub>B</sub>, МПа
δ, %
Известный [2]
0,1...0,5
162...188
2,0...3,0
Предлагаемый
0,1...0,7
190...215
3,2...3,8
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Чухров М.В. Модифицирование магниевых сплавов. - М.: Металлургия, 1972, С.148-169.
2. Патент RU 2230823 С2 7 C22F 3/00, B22D 21/00.