厚大球墨鑄鐵電磁振蕩裝置及方法
【專利摘要】一種厚大球墨鑄鐵電磁振蕩裝置,在型砂的兩側設有線圈，線圈與交變電源電連接。一種采用上述的厚大球墨鑄鐵電磁振蕩裝置進行厚大球墨鑄鐵電磁振蕩的方法，包括以下步驟：一、澆注開始前，將型砂置于線圈之間；二、澆注完成后，接通線圈與交變電源，利用線圈產生的交變磁場使型砂內的液態(tài)工件產生振蕩；三、型砂內工件溫度降到共晶溫度以下，斷開線圈的電源；通過以上步驟，得到晶粒細化的厚大球墨鑄鐵工件。本發(fā)明在鐵液的冷卻過程中加入交變電磁場的影響，使鐵液在結晶形核過程中不斷受到電磁剪切力的作用，晶粒不易長大，可起到細化晶粒的作用，設置的驅動線圈位移的裝置，進一步提高了細化晶粒的效果，且操作安全可靠。
【專利說明】厚大球墨鑄鐵電磁振蕩裝置及方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及墨鑄鐵鑄造領域，特別是一種厚大球墨鑄鐵電磁振蕩裝置及方法。

【背景技術】
[0002]現(xiàn)生產的一種主軸承蓋(材料QT400-15)，平均壁厚為250mm，屬于厚大球墨鑄鐵件，該類型鑄件在中心區(qū)域容易出現(xiàn)晶粒粗大，嚴重影響了鑄件的整體性能。球墨鑄鐵冷卻過程中，由于中心處冷卻速度慢，形核后晶粒有充分的時間長大，而粗大的晶粒會嚴重影響鑄件的性能并導致多種缺陷的出現(xiàn)?，F(xiàn)有技術中，通常采用:
1、化學法，即添加晶粒細化劑。
[0003]2、動力學法，即振動、電磁攪拌法等。
[0004]3、熱控法，快速冷卻等。
[0005]但是，上述方法或者晶粒細化效果不明顯，或者成本高昂，或者不適用大尺寸的鑄件。


【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種厚大球墨鑄鐵電磁振蕩裝置及方法，可以利用電磁振蕩細化厚大球墨鑄鐵的晶粒，以減少缺陷并提高其性能。
[0007]為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是:一種厚大球墨鑄鐵電磁振蕩裝置，在型砂的兩側設有線圈，線圈與交變電源電連接。
[0008]所述的線圈為500-1500匝。
[0009]所述的線圈為80-1200。
[0010]所述的線圈距離型砂外壁50-300mm。
[0011]所述的線圈距離型砂外壁150-200mm。
[0012]所述的線圈安裝在底座上，底座遠離型砂的一側設有滑移缸，滑移缸與底座連接，底座滑動安裝在底板上，滑移缸固定安裝在底板上，底板下方設有頂升裝置。
[0013]所述的型砂內設有溫度傳感器，溫度傳感器與控制裝置連接，控制裝置與交變電源的開關連接。
[0014]一種采用上述的厚大球墨鑄鐵電磁振蕩裝置進行厚大球墨鑄鐵電磁振蕩的方法，包括以下步驟:
一、澆注開始前，將型砂置于線圈之間；
二、澆注完成后，接通線圈與交變電源，利用線圈產生的交變磁場使型砂內的液態(tài)工件廣生振蕩；
三、型砂內工件溫度降到共晶溫度以下，斷開線圈的電源；
通過以上步驟，得到晶粒細化的厚大球墨鑄鐵工件。
[0015]通過線圈的電流為250-750A，交變電源的頻率在49Hz以下。
[0016]在步驟二中，驅動線圈往復升降，使線圈的軸線，在工件高度范圍內往復運動。
[0017]本發(fā)明提供的厚大球墨鑄鐵電磁振蕩裝置及方法，在鐵液的冷卻過程中加入交變電磁場的影響，使鐵液在結晶形核過程中不斷受到電磁剪切力的作用，晶粒不易長大，可起到細化晶粒的作用，設置的驅動線圈位移的裝置，進一步提高了細化晶粒的效果，且操作安全可靠。本發(fā)明的優(yōu)點在于:裝置設施簡單，效果明顯，且在細化晶粒的同時不會引入其它雜質污染鐵液。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0019]圖1為本發(fā)明中整體結構示意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明中工件的主視圖。
[0021]圖3為本發(fā)明中工件的仰視圖。
[0022]圖中:線圈1，頂升缸11，滑移缸12，底板13，底座14，工件2，型砂3，交變電源4，溫度傳感器5。

【具體實施方式】
[0023]實施例1:
如圖1~3中，一種厚大球墨鑄鐵電磁振蕩裝置，在型砂3的兩側設有線圈I，線圈I與交變電源4電連接。
[0024]所述的線圈I為500-1500匝。
[0025]所述的線圈I為80-1200。本例中優(yōu)選的為1000匝。
[0026]所述的線圈I距離型砂3外壁50-300mm。
[0027]所述的線圈I距離型砂3外壁150_200mm。
[0028]所述的線圈I安裝在底座14上，底座14遠離型砂3的一側設有滑移缸12，本例的滑移缸12采用氣缸，滑移缸12與底座14連接，底座14滑動安裝在底板13上，滑移缸12固定安裝在底板13上，底板13下方設有頂升裝置。本例中的頂升裝置采用氣缸或螺旋頂升裝置。由此結構，便于在振蕩過程中調節(jié)線圈與型砂3的距離，以進一步提高細化晶粒的效果。
[0029]所述的型砂3內設有溫度傳感器5，溫度傳感器5與控制裝置連接，控制裝置與交變電源4的開關連接。以使在溫度傳感器5檢測到工件的溫度低于共晶溫度，即斷開交變電源4的開關。
[0030]實施例2:
如圖1中，在實施例1的基礎上，一種采用上述的厚大球墨鑄鐵電磁振蕩裝置進行厚大球墨鑄鐵電磁振蕩的方法，包括以下步驟:
一、澆注開始前，將型砂3置于線圈I之間；
二、澆注完成后，接通線圈I與交變電源4，利用線圈I產生的交變磁場使型砂3內的液態(tài)工件2產生振蕩；通過線圈I的電流為250-750A，交變電源4的頻率在1Hz以下。優(yōu)選的在5Hz以下。在本例中，兩側的線圈I產生的磁場方向一致。
[0031]三、型砂3內工件溫度降到共晶溫度以下，斷開線圈I的電源；
通過以上步驟，得到晶粒細化的厚大球墨鑄鐵工件。
[0032]優(yōu)選的，在步驟二中，驅動線圈I往復升降，使線圈I的軸線，在工件2高度范圍內往復運動。
[0033]進一步優(yōu)選的，在溫度下降過程中，還驅動線圈I靠近型砂3。
[0034]實施例3:
在實施例1和2的基礎上。
[0035]寬度970mm，平均厚度250mm的球墨鑄鐵工件，線圈匝數(shù)為1000，線圈內的電流為650-700A，優(yōu)選680A,電壓180-250V,優(yōu)選為220V，正弦波周期調整為0.5~5S,即0.5~5Hz，優(yōu)選為1Hz。鑄件的化學成分重量百分比為C4.55%、S1.8%,Mn0.18%,P0.04%、S0.017%，余量為Fe，共晶溫度在1140-1150°C。
[0036]1、澆注開始前，將砂型置于兩段線圈中間，線圈距離砂型外壁150-200mm。砂型應于如圖1所示方位擺放，以使通過型腔的磁場盡量保持線型。兩側的線圈I產生的磁場方向一致。
[0037]2、澆注完成后即接通電源，使整個型腔位于繞制線圈所產生的交變磁場中；型腔內部置有溫度傳感器5，實時監(jiān)測型腔的溫度，一般通電40-50分鐘后，或者型腔內溫度降到共晶溫度以下，即液相消失，此時自動斷開電源。
[0038]由此方法，工件抗壓強度提升11%。
[0039]在優(yōu)化的方案中，澆注完成后，驅動線圈I往復升降，使線圈I的軸線，在工件2高度范圍內往復運動，以產生攪拌的效果。由此優(yōu)化的方法，工件抗壓強度提升13%。
[0040]進一步優(yōu)化的方案中，澆注完成后，隨著溫度的下降，在驅動線圈I往復升降的同時，驅動線圈向型砂3靠近，當溫度降到共晶溫度以下時，線圈I距離型砂150_，由此方法，工件抗壓強度提升13.5%。
【權利要求】
1.一種厚大球墨鑄鐵電磁振蕩裝置，其特征是:在型砂(3)的兩側設有線圈(1),線圈(1)與交變電源(4)電連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種厚大球墨鑄鐵電磁振蕩裝置，其特征是:所述的線圈⑴為500-1500匝。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種厚大球墨鑄鐵電磁振蕩裝置，其特征是:所述的線圈⑴為 80-1200。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種厚大球墨鑄鐵電磁振蕩裝置，其特征是:所述的線圈(1)距離型砂(3)外壁50-300臟。
5.根據(jù)權利要求5所述的一種厚大球墨鑄鐵電磁振蕩裝置，其特征是:所述的線圈(1)距離型砂(3)外壁150-200臟。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種厚大球墨鑄鐵電磁振蕩裝置，其特征是:所述的線圈(1)安裝在底座(14)上，底座(14)遠離型砂(3)的一側設有滑移缸(12),滑移缸(12)與底座(14)連接，底座(14)滑動安裝在底板(13)上，滑移缸(12)固定安裝在底板(13)上，底板(13)下方設有頂升裝置。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種厚大球墨鑄鐵電磁振蕩裝置，其特征是:所述的型砂(3)內設有溫度傳感器(5)，溫度傳感器(5)與控制裝置連接，控制裝置與交變電源(4)的開關連接。
8.一種采用權利要求1~7任一項所述的厚大球墨鑄鐵電磁振蕩裝置進行厚大球墨鑄鐵電磁振蕩的方法，其特征是包括以下步驟: 一、澆注開始前，將型砂(3)置于線圈(1)之間； 二、澆注完成后，接通線圈(1)與交變電源(4),利用線圈(1)產生的交變磁場使型砂(3)內的液態(tài)工件(2)產生振蕩； 三、型砂(3)內工件溫度降到共晶溫度以下，斷開線圈(1)的電源； 通過以上步驟，得到晶粒細化的厚大球墨鑄鐵工件。
9.根據(jù)權利要求8所述的一種厚大球墨鑄鐵電磁振蕩的方法，其特征是:通過線圈(1)的電流為250-750、交變電源(4)的頻率在10取以下。
10.根據(jù)權利要求8所述的一種厚大球墨鑄鐵電磁振蕩的方法，其特征是:在步驟二中，驅動線圈(1)往復升降，使線圈(1)的軸線，在工件(2)高度范圍內往復運動。
【文檔編號】B22D27/02GK104439197SQ201410711611
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月1日 優(yōu)先權日:2014年12月1日
【發(fā)明者】魏翔, 於興洲, 王永龍, 高金亮 申請人:宜昌船舶柴油機有限公司