Способ получения отливок из тугоплавких материалов

 

В (72) Авторы изобретения

В. В. Смирнов, А. А. Андреев, И. В. Коркин и И. Ф. Корнет (71) Заявитель

Ордена Ленина физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе АН СССР (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК

ИЗ ТУГОПЛАВКИХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к способам индукционного нагрева, а именно к плавке во взвешенном состоянии, и может быть использовано для получения отливок из тугоплавких химически активных электро5 проводящих материалов.

Известен способ плавки во взветпенном состоянии, согласно которому взвешивают в магнитном поле, расплавляктг, а затем выливают синхронным уменьшением амплитуды поля в каждой точке плавильного объема индукгора (1) .

Недостатком такого способа является то, что при выливании расплава происходит рассогласование параметров поля, и расплав в процессе выпивания касаев ся витков индуктора, выводя его из строя.

Наиболее близок к предлагаемому способ получения отливок из тугоплавкнх 20 материалов, согласно которому плавку материала и последующее выливание расплава осуществляют в различных магнитных полях. Плавку ведут в поле од2 ной конфигурации, а выливание расплава осуществляют уменьшением амплитуды поля при одновременном изменении его конфигурации, устраняющем рассогласова» ние параметров поля (2) .

Недостатком известного способа является невысокое качество отливки, обусловленное неоднородностью ее струк- . туры. Неоднородность структуры возникает и за постепенного заполнения рас плавом кристаллизатора, так как расплав выливают из индуктора тонкой струей.

Кроме того, постепенное заполнение крист аллиэатора снижает производительность литья в целом.

Целью изобретения является повьппение качества отливки и производительности литья в целом.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения отливок из тугоплавких материалов, включающему расплавление материала во взвешенном . состоянии в электромагнитном поле ии958037 4 дуктора и последующее выливание расплава в кристаллизатор, выливание расплавленного во взвешенном состоянии материала осуществляк г воздействием дополнительного противофазного магнита ного поля, создающего под нижней поверхностью расплава суммарное поле гиперболической геометрии, симметричное оси индуктора.

Воздействие дополнительного противофазного магнитного поля создает под нижней поверхностью расплава совместно с.полем индуктора результирующее поле гиперболической геометрии, быстро ослабевающее к оси индуктора. Под расплавом вокруг оси симметрии образуется пространственная область ослабленно о поля с минимумом магнитной индукции, равном нулю. Через эту область расплав беспрепятственно выливается в кристаллизатор, практически одновременно заполняя его. Эксперименты показывакгг, что время выливания расплава по сравнению с прототипом, уменьшается более чем в пять раэ,:, что повышает производительность способа в целом, а одновременное заполнение расплавом кристanлизатора повышает качество отливки из-за улучшения однороднос ги ее структуры, На фиг. 1 схематически изображены индуктор, его конфигурация поля, и взвешенный в нем расплав, на фиг. 2 — индуктор, гиперболическая геометрия магнитного поля под нижней поверхностью расплава, расплав в начальной фазе выливания; на фиг. 3 — индуктор и расплав, взвешенный в нем, (индуктор состоит из трех секций, нижняя из которых выполнена с возможностью ее короткого замыкании; показана геометрия магнитного поля, в которой взвешен расплав); на фиг. 4 — индуктор, расплав в начальной стадии и гиперболическая геометрия поля под расплавом, созданная коротким замыканием нижней секции.

Предлагаемый способ реализован, в индукторе, состоящем из трех соосных круговых витков 1, 2, 3 позицией 4 обозначено гиперболическое магнитное поле; 5 — расплав во взвешенном состоянии, 6 — кристаллизатор.

Пример 1; Расплав титанового сплава массой порядка 200 r взвешивают в индукторе, состоящем из трех соосных круговых витков 1, 2, 3; По виткам 1 и 2 протекают противоположно . направленные в каждый моменг времени токи частотой 220 кГц, Виток 3 в процессе расплавления материала во взвешенном состоянии обесточен. Токи в витках 1 и 2 создают геометрию поля 4, необходимую для устойчивого удержания расплава 5 во взвешенном состоянии, Для выливания расплава 5 в кристаллизатор 6 по витку 3 от автономного источника пропускают ток, находящийся в противофазе току витка 2. В резульt0 тате результирующее магнитное поле под расплавом резко ослабляется, приобретая гиперболическую геометрию поля

4, и расплав 5 быстро выливается в кристаллизатор 6.

1s Пример 2. Расплав ванадия массой 220 г взвешивают в индукторе, состоящем из круговых соосных секций 1, 2 и 3, причем секция 3 выполнена с возможностью ее короткого замыкания. Часf тота тока 220 кГц. В процессе расплавления материала в индукторе токи в секциях 2 и 3 совпадают по фазе и образуют совместно с током секции 1 геометрию поля 4, в которой расплав 5 устойчиво удерживают во взвешенном состоянии.

Выливание расплава осуществляют коротким замыканием секции 3, в результате которого секция 3 сначала обесточивается, а затем в ней возникает ток, индуктированный полем тока секции 2.

Противофазные магнитные поля этих токов, складываясь, дают суммарное поле

4 гиперболической геометрии, резко ослабленное под нижней поверхностью рас3S плава 5, и последний беспрепятственно . выливается в кристаллизатор 6.

Использование предлагаемого способа получения отливок из тугоплавких ма40 териалов обеспечивает по сравнению с известными способами повышение качества отливки, получаемой без внутренних и поверхностных дефектов. Кроме того, повышается производительность способа получения отливок в целом, так как

45 время выливания взвешенного расплава уменьшается по сравнению с извес гными способами более, чем в 5 раэ.

Использование предлагаемого способа получения отливок из тугоплавких материалов перспективно для литья деталей сложной формы, которую трудно получить механической обработкой, из химически активных электропроводящих материалов, например из титановых сплавов.

Формула изобретения

Способ получения отливок из тугс плавких материалов, включающий расплавление материала во взвешенном состоя988037 нии в электромагнитное поле индукгора и последутащее выливание расплава в кристаллизатор, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с целью повышения качеств вв отливок и производительносги способа, 3 выливвние расплавленного во взвешенном состоянии материала осуществляют воздействием дополнительного противофазного магнитного поля, создаюшего под нижней поверхностью расплава суммарное поле гиперболической геометрии, симметричное оси индуктора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Смирнов В; В. и Коркин И. В., Плавка во вжешенном состояния алектропроводяших образцов боль|пи объемов и масс. - Известия АН СССР, Металлы, 1978, l4 11, с. 89-95.

2. Смирнов В. В. и Коркин И. В.

Регулирование процесса плавки во взвешенном состоянии. - Известия АН СССР, Металлы, 1978, % 2, с. 100-104.

958037

Составитель Т. Королева

Редактор С. Тимохина Техред М.Тепер Коррекгор О. Билак

Заказ 6682/14 Тираж 852 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР пл делам изооретении и открытий

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

Филиал ППП "Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

/ о/

1