Литейный магнитный стержень

 

Сущность изобретения: между сеодечником 1 и слоем формовочного материала 3 (ФМ) размещен источник магнитного поля (ИМП) 2, выполненный из магнитомягкого материала. ИМП 2 представляет собой одну или несколько электрических катушек, витки которых размещены на сердечнике 1 и выполнены с возможностью его охаата, причем катушки соединены встречно. У одного или обоих торцов катушек могут быть размещены с возможностью контактирования с сердечником 1 один HIH несколько полюсных наконечников 5, причем сосе дние из них имеют различную полярность. 4 з.п, фЛЫ , 5 Л.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (Щ (I1) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

)О ,00

Ъ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4874560/02 (22) 15.10,90 (46) 07.10.92. Бюл. N. 37 (71) Алтайский политехнический институт им. И.И.Ползунова (72) Г.Е,Левшин, И.С.Имангулов, Е.С.Луньков, И.В.Ноздрачев, А,И.Головачев и

Н.А.Матушкина (56) Авторское свидетельство СССР

М 900962, кл. В 22 Р 15/00, 1980. (54) ЛИТЕЙНЫЙ МАГНИТНЫЙ СТЕРЖЕНЬ (57) Сущность изобретения: между сердечником 1 и слоем формовочного материала 3 (я)ю В 22 С 9/00; В 22 0 15/00 (ФМ) размещен источник магнитного поля (ИМП) 2, выполненный из магнитомягкого материала. ИМП 2 представляет собой одну или несколько электрических катушек, витки которых размещены на сердечнике 1 и выполнены с возможностью его охвата, причем катушки соединены встречно. У одного или обоих торцов катушек могут быть размещены с возможностью контактирования с сердечником 1 один или несколько полюсных наконечников 5„ причем Соседние из них имеют различную полярность. 4 з.п, флы, 5 ил.

1766585

40 трещинам; повышенная трудоемкость удаления стержня из отливок из-за наличия кожуха и выполнения сердечника из магнитотвердого материала; ограниченная область применения 45 стержня из-за того, что 1) кожух в верхней своей части не может оформлять полость отливки и поэтому стержень пригоден только для получения отливок с открытыми с двух сторон полостями, 2) при получении 50 отливок с поднутрениями кожух невозможно извлечь из полости отливки; повышенная стоимость из-за применения дорогого сердечника из магнитотвердого материала. 55

Цель изобретения — повышение качества отливок и уменьшение их брака по горячим трещинам и газовым раковинам за счет увеличения податливости и газопроницаемости стержня, снижение стоимости стержИзобретение относится преимущественно к литейному производству, в частности к конструкциям для получения литейных стержней из ферромагнитных дисперсны. материалов.

Известен металлический стержень для литейных форм, выполненный в виде полого цилиндра, разрезанного по образующим на части, расположенные с зазором между собой, Со стороны рабочей поверхности стержень снабжен диафрагмами из металлического листа, размещенными в зазоре. между частями стержня. При воздействии на стержень сжимающих усилий при кристаллизации залитого в форму металла диафрагма прогибается внутрь камеры, Стержень без затруднения отделяют от отливки нажатием сверху. После извлечения стержня диафрагму возвращают в исходное положение нагнетанием в камеру воды (А,С, СССР N 554939, кл. В 22 D 15/00, 1964).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является магнитный литейный стержень, содержащий намагниченный сердечник со знаковыми частями, изготовленный из магнитотвердого материала и покрытый слоем сыпучего ферромагнитного материала, и съемный ферромагнитный кожух — экран с продольными разрезами, (А,с.

СССР N900962,,В 22 D 15/00, 1982).

Основные недостатки стержня; пониженная газопроницаемость из-за наличия кожуха с прорезями, что вызывает брак отливок по газовым раковинам; пониженная и неуправляемая податли;::вость стержня (из-за наличия кожуха с прорезями), приводящая к браку отливок по

30 ня за счет сокращения расхода магнитотвердого материала при одновременном снижении трудоемкости удаления стержня из отливки, Поставленная цель достигается тем, что известный литейный магнитный стержень, содержащий ферромагнитный сердечник со знаковыми частями и слой формовочного дисперсного намагничиваемого материала, снабжен источником магнитного поля, расположенным между слоем формовочного материала и сердечником, выполненным из магнитомягкого материала. Источник магнитого поля представляет собой одну или несколько электрических катушек, витки которых расположены на сердечнике по его обхвату, при этом катушки соединены встречно. Стержень может быть снабжен одним или несколькими полюсными наконечниками, расположенными у одного или обоих торцов катушек с возможностью взаимодействия с сердечником, при этом смежные наконечники имеют разную полярность. На полюсных наконечниках, расположенных у концов сердечника, могут быть выполнены скосы, направленные в сторону катушки, Знаковые части сердечника могут быть выпал не н ы из неферромагнитного материала, На фиг,1 показан литейный магнитный стержень в открытой форме (перед заливкой) для отливки постоянного сечения с двух сторон полостью, разрез; на фиг.2 — то же, в закрытой форме, для отливки с открытой только с одной стороны полостью, имеющей поднутрения, разрез; на фиг.3 — то же, с применением полюсных наконечников, разрез; н-." фиг.4 — то же, для сигарообразных отливок с применением нескольких катушек и полюсных наконечников, разрез; на фиг,5 — то же, для отливок типа гильз и патрубков с применением нескольких катушек и наконечников, разрез, Предложенный стержень в любом конструктивном исполнении содержит сердечник 1, выполненный из магнитомягкого материала (армко-железа, низкоуглеродистой стали и т.п,), источник магнитного поля в виде электрической катушки 2, витки которой охватывают сердечник 1, слой сыпучего ферромагнитного материала 3, знаковые части (знаки) 4 сердечника 1, выполненные из того же материала, что и сердечники 1, либо из неферромагнитного материала. Кроме того, сердечник 1 может быть снабжен полюсными наконечниками 5, расположенными у одного или обоих торцов катушки 2 и выполненными из магнитомягкого материала с повышенной магнитной проницаемостью (отожженного армко-железа, 1766585

50

55 пермаллоя и т.л.). Наконечники 5 служат для поворота на 90 вектора магнитной индукции рабочего магнитного поля, создаваемого электрической катушкой 2 в сердечникс

1, для увеличения значения этой индукции в слое материала 3 и, следовательно, повышения его прочности или для уменьшения расхода энергии на намагничивание материала 3 (без увеличения его прочности).

Наконечник 5 конструктивно может быть выполнен различно: в виде диска или пластины, размещенных на сердечнике 1 (с возможностью контактирования с ним перпендикулярно его оси), в виде отдельных цилиндрических, конических или призматических штырьков (выступов) на образующей поверхности сердечника 1, Поверхность наконечников 5, обращенная к катушке 2, может иметь у своих торцов скосы 6, выполненные с наклоном в сторону катушки под углом примерно 45О, Это уменьшает потери магнитного потока на рассеяние, особенно при тонком слое материала 3 и, следовательно, снижает расход энергии на

его упрочнение, При получении отливок с протяженными в одном направлении полостями (типа гильз, труб, сигар) трудно обеспечить необходимую прочность слоя материала

3 с применением одной катушки 2. Поэтому целесообразно применять несколько катушек 2, размещенных вдоль сердечника и разделенных друг от друга дополнительными наконечниками 5. При этом катушки включены встречно., чтобы соседние наконечники 5 имели разную полярность. Число наконечников определяется конструкцией стержня, его конфигурацией и размерами.

Например, чем больше размер стержня вдоль оси сердечника, тем в большей степени он нуждается в наконечниках для уменьшения магнитного потока рассеяния и расхода энергии на намагничивание. Суще-. ствует определенная для каждой конструкции длина (высота) катушки, когда она уже не может обеспечить в окружающем пространстве необходимую индукцию магнитного поля, а следовательно, и прочность слоя материала 3. Поэтому для протяженных вдоль оси сердечника стержней необходимы несколько катушек 2 и соответствующее число наконечников 5, Сердечник 1, катушка 2 и полюсные наконечники 5 могут иметь меняющееся вдоль оси сечение, что позволяет получать отливки переменного сечения, в т.ч. с поднутрениями и одним отверстием, т,е, расширить область применения стержня.

Питание электрической катушки 2 осуществляется постоянным током безопасности напряжения до 110 В, например, с помощью гибких проводов. Сердечник 1 с

/ катушкой 2 и наконечниками 5 о разуют магнитную систему (МС). При необходимости стержень может быть окрашен противопригарной краской, Стержень работает следующим образом.

После формирования наружной поверхности слоя материала 3 и подачи на катушку

2 напряжения появляющееся магнитное поле намагничивает магнитомягкий сердечник

1, полюсные наконечники 5 (если они имеются) и ферромагнитный материал 3, частицы которого, сцепляясь друг с другом, образуют прочную систему. При этом рабочий магнитный поток замыкается через сердечник 1 и слой материала 3 (если отсутствуют наконечники 5), При наличии наконечников 5 поток замыкается через сердечник 1, наконечник 5 и слой материала 3. При этом наконечники 5 позволят повернуть вектор магнитной индукции более резко (под углом

90 ) от сердечника 1 к слою материала 3, что уменьшает путь магнитного потока; а следовательно, и расход энергии на намагничивание материала 3, Кроме того, наконечник 5, имеющий высокую магнитную проницаемость (до 4000), заменяет часть слоя материала 3, имеющую низкую магнитную проницаемость (5...10). Это уменьшает магнитное сопротивление магнитному потоку, а следовательно, и расход энерг.ги, Наличие скосов у полюсных наконечников 5, расположенных у концов сердечника 1, способствует повороту вектора магнитной индукции от наконечника 5 к слою материала 3, умень,:.:ению потерь магнитной энергии на рассеян.",е магнитного потока и, следовательно, согращению расхода энергии на намагничивание. После упрочнения слоя материала 3 стержень устанавливается в форму 6 и в форму заливается расплав. Из-за отсутствия кожуха газы из полости формы 6 и рас-. плава свободно удаляются через поры в слое материала 3. Кроме того, значительно улучшается податливость стержня, что уменьшает брак отливок по трещинам. Следует отметить, что в любой период времени жесткость, податливость и прочность слоя материала 3 может быть изменена как в большую, так и меньшую сторону. Это достигается выполнением сердечника 1 из магнитомягкого материала и применением катушки 2, в которой можно изменять величину тока и, следовательно, магнитной индукции.

После затвердевания отливки (по всему сечению или только с поверхности) отключается питание катушки 2 и магнитное поле исчезает. В результате чего слой формовоч:1766585 ного материала 3 разупрочняется и восстанавливается его первоначальная сыпучесть.

Отливка при своем дальнейшем охлаждении усаживается и оказывает давление на слой сыпучего формовочного материала 3, который свободно сжимается и не препятствует усадке отливки. Поэтому брак по горячим трещинам сводится к минимуму, После удаления отливки из формы 6 формовочный материал 3 свободно высыпается из полости отливки. Это существенно снижает трудоемкость удаления стеожня.

По сравнению с прототипом предложенный магнитный стержень имеет определенные преимущества: существенно повышенную податливость и минимальный брак по горящим трещинам. Это достигается выполнением сердечника из магнитомягкого материала, снабжением его электрической катушкой, витки которой охватывают сердечник и размещены между ним и слоем формовочного материала, непосредственным контактом формовочного материала с отливкой (без участия кожуха); позволяет регулировать прочность, жесткость, жесткость и податливость слоя материала 3; значительное снижение трудоемкости удаления стержня из полости отливки. Это также достигается перечисленными признаками; существенное повышение газопроницаемости стержня и связанное с этим уменьшение брака отливок по газовым раковинам, достигаемое непосредственным (без участия кожуха) контактом формовочного материала с отливкой; существенное расширение области применения путем формирования рабочей поверхности стержня формовочным материалом (а не кожухом), что позволяет получить отливки с полостями имеющими поднутрения и открытыми только с одной стороны; устранить расход дефицитного и дорогостоящего магнитного материала путем изготовления сердечника из доступного и дешевого магнитомягкого материала, 5

Формула изобретения

1. Литейный магнитный стержень, содержащий ферромагнитный сердечник со

10 знаковыми частями и слой формовочного дисперсного намагничиваемого материала, отличающийся тем, что, с целью повышения качества отливок и уменьшения их брака по горячим трещинам и газопрони15 цаемости стержня, снижения стоимости стержня за счет сокращения расхода магнитотвердого материала при одновременном снижении трудоемкости удаления стержня из отливки, он снабжен источником маг20 нитного поля, расположенным между слоем формовочного материала, и сердечником, выполненным из магнитомягкого материала.

2. Стержень поп.1, отл ича ю щий с я

25 тем, что источник магнитного поля представляет собой одну или несколько электрических катушек, витки которых расположены на сердечнике по его обхвату, при этом катушки соединены встречно.

30 3. Стержень по п.2, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, он снабжен одним или несколькими полюсными наконечниками, расположенными у одного или обоих торцев катушек с

35 возможностью взаимодействия с сердечникам, при этом смежные наконечники имеют разную полярность.

4, Стержень по п.3, отличающийся тем, что на полюсных наконечниках, распо40 ложенных у концов сердечника, выполнены скосы, направленные в сторону катушки.

5. Стержень по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что знаковые части сердечника выполнены из неферромагнитного материала.

1766585

1766585

Составитель Г.Левшин

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Густи

Редактор А.Бер

Заказ 3503 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101