Bозможность повышения электромагнитного давления в двухзонных магнитодинамических установках для литья алюминиевых сплавов
Рассмотрена возможность повышения электромагнитного давления магнитодинамических установок за счет использования двух последовательно соединенных рабочих зон. Разработана эскизная конструкторская документация макета модернизованной экспериментальной установки на базе существующей МДН-6А при минималь...
Gespeichert in:
| Datum: | 2016 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2016
|
| Schriftenreihe: | Процессы литья |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167432 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Bозможность повышения электромагнитного давления в двухзонных магнитодинамических установках для литья алюминиевых сплавов / В.И. Дубоделов, В.А. Середенко, В.Н. Фикссен, А.А. Паренюк, А.О. Горшков, М.С. Горюк // Процессы литья. — 2016. — № 5 (119). — С. 41-47. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-167432 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1674322025-02-09T16:25:16Z Bозможность повышения электромагнитного давления в двухзонных магнитодинамических установках для литья алюминиевых сплавов Можливість підвищення електромагнітного тиску в двозонних магнітодинамічних установках для лиття алюмінієвих сплавів The possibility of increasing electromagnetic pressure in two-zone magnetodynamic installations for casting of aluminum alloys Дубоделов, В.И. Середенко, В.А. Фикссен, В.Н. Паренюк, А.А. Горшков, А.О. Горюк, М.С. Новые методы и прогрессивные технологии литья Рассмотрена возможность повышения электромагнитного давления магнитодинамических установок за счет использования двух последовательно соединенных рабочих зон. Разработана эскизная конструкторская документация макета модернизованной экспериментальной установки на базе существующей МДН-6А при минимальных изменениях ее конструкции. Выполнено сравнение параметров установки МДН-6А с прогнозируемыми параметрами модернизированной установки. Розглянуто можливість підвищення електромагнітного тиску магнітодинамічних установок за рахунок використання двох послідовно з’єднаних робочих зон. Розроблено ескізну конструкторську документацію макету модернізованої експериментальної установки на базі існуючої МДН-6А при мінімальних змінах її конструкції. Виконано порівняння параметрів установки МДН-6А з прогнозованими параметрами модернізованої установки. It is viewed the possibility of increasing electromagnetic pressure of magnetodynamic installations at using two series-connected working zones. There is developed the draft design documentation for modernized experimental prototype based on the existing MDN-6A installation with minimal changes of its design. Comparison of MDN-6A installation’s parameters with the predicted parameters of the modernized installation is made. 2016 Article Bозможность повышения электромагнитного давления в двухзонных магнитодинамических установках для литья алюминиевых сплавов / В.И. Дубоделов, В.А. Середенко, В.Н. Фикссен, А.А. Паренюк, А.О. Горшков, М.С. Горюк // Процессы литья. — 2016. — № 5 (119). — С. 41-47. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. 0235-5884 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167432 621.74:621.313:658.382:538.4 ru Процессы литья application/pdf Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Новые методы и прогрессивные технологии литья Новые методы и прогрессивные технологии литья |
| spellingShingle |
Новые методы и прогрессивные технологии литья Новые методы и прогрессивные технологии литья Дубоделов, В.И. Середенко, В.А. Фикссен, В.Н. Паренюк, А.А. Горшков, А.О. Горюк, М.С. Bозможность повышения электромагнитного давления в двухзонных магнитодинамических установках для литья алюминиевых сплавов Процессы литья |
| description |
Рассмотрена возможность повышения электромагнитного давления магнитодинамических установок за счет использования двух последовательно соединенных рабочих зон. Разработана эскизная конструкторская документация макета модернизованной экспериментальной установки на базе существующей МДН-6А при минимальных изменениях ее конструкции. Выполнено сравнение параметров установки МДН-6А с прогнозируемыми параметрами модернизированной установки. |
| format |
Article |
| author |
Дубоделов, В.И. Середенко, В.А. Фикссен, В.Н. Паренюк, А.А. Горшков, А.О. Горюк, М.С. |
| author_facet |
Дубоделов, В.И. Середенко, В.А. Фикссен, В.Н. Паренюк, А.А. Горшков, А.О. Горюк, М.С. |
| author_sort |
Дубоделов, В.И. |
| title |
Bозможность повышения электромагнитного давления в двухзонных магнитодинамических установках для литья алюминиевых сплавов |
| title_short |
Bозможность повышения электромагнитного давления в двухзонных магнитодинамических установках для литья алюминиевых сплавов |
| title_full |
Bозможность повышения электромагнитного давления в двухзонных магнитодинамических установках для литья алюминиевых сплавов |
| title_fullStr |
Bозможность повышения электромагнитного давления в двухзонных магнитодинамических установках для литья алюминиевых сплавов |
| title_full_unstemmed |
Bозможность повышения электромагнитного давления в двухзонных магнитодинамических установках для литья алюминиевых сплавов |
| title_sort |
bозможность повышения электромагнитного давления в двухзонных магнитодинамических установках для литья алюминиевых сплавов |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| publishDate |
2016 |
| topic_facet |
Новые методы и прогрессивные технологии литья |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167432 |
| citation_txt |
Bозможность повышения электромагнитного давления в двухзонных магнитодинамических установках для литья алюминиевых сплавов / В.И. Дубоделов, В.А. Середенко, В.Н. Фикссен, А.А. Паренюк, А.О. Горшков, М.С. Горюк // Процессы литья. — 2016. — № 5 (119). — С. 41-47. — Бібліогр.: 2 назв. — рос. |
| series |
Процессы литья |
| work_keys_str_mv |
AT dubodelovvi bozmožnostʹpovyšeniâélektromagnitnogodavleniâvdvuhzonnyhmagnitodinamičeskihustanovkahdlâlitʹâalûminievyhsplavov AT seredenkova bozmožnostʹpovyšeniâélektromagnitnogodavleniâvdvuhzonnyhmagnitodinamičeskihustanovkahdlâlitʹâalûminievyhsplavov AT fikssenvn bozmožnostʹpovyšeniâélektromagnitnogodavleniâvdvuhzonnyhmagnitodinamičeskihustanovkahdlâlitʹâalûminievyhsplavov AT parenûkaa bozmožnostʹpovyšeniâélektromagnitnogodavleniâvdvuhzonnyhmagnitodinamičeskihustanovkahdlâlitʹâalûminievyhsplavov AT gorškovao bozmožnostʹpovyšeniâélektromagnitnogodavleniâvdvuhzonnyhmagnitodinamičeskihustanovkahdlâlitʹâalûminievyhsplavov AT gorûkms bozmožnostʹpovyšeniâélektromagnitnogodavleniâvdvuhzonnyhmagnitodinamičeskihustanovkahdlâlitʹâalûminievyhsplavov AT dubodelovvi možlivístʹpídviŝennâelektromagnítnogotiskuvdvozonnihmagnítodinamíčnihustanovkahdlâlittâalûmíníêvihsplavív AT seredenkova možlivístʹpídviŝennâelektromagnítnogotiskuvdvozonnihmagnítodinamíčnihustanovkahdlâlittâalûmíníêvihsplavív AT fikssenvn možlivístʹpídviŝennâelektromagnítnogotiskuvdvozonnihmagnítodinamíčnihustanovkahdlâlittâalûmíníêvihsplavív AT parenûkaa možlivístʹpídviŝennâelektromagnítnogotiskuvdvozonnihmagnítodinamíčnihustanovkahdlâlittâalûmíníêvihsplavív AT gorškovao možlivístʹpídviŝennâelektromagnítnogotiskuvdvozonnihmagnítodinamíčnihustanovkahdlâlittâalûmíníêvihsplavív AT gorûkms možlivístʹpídviŝennâelektromagnítnogotiskuvdvozonnihmagnítodinamíčnihustanovkahdlâlittâalûmíníêvihsplavív AT dubodelovvi thepossibilityofincreasingelectromagneticpressureintwozonemagnetodynamicinstallationsforcastingofaluminumalloys AT seredenkova thepossibilityofincreasingelectromagneticpressureintwozonemagnetodynamicinstallationsforcastingofaluminumalloys AT fikssenvn thepossibilityofincreasingelectromagneticpressureintwozonemagnetodynamicinstallationsforcastingofaluminumalloys AT parenûkaa thepossibilityofincreasingelectromagneticpressureintwozonemagnetodynamicinstallationsforcastingofaluminumalloys AT gorškovao thepossibilityofincreasingelectromagneticpressureintwozonemagnetodynamicinstallationsforcastingofaluminumalloys AT gorûkms thepossibilityofincreasingelectromagneticpressureintwozonemagnetodynamicinstallationsforcastingofaluminumalloys |
| first_indexed |
2025-11-27T22:51:25Z |
| last_indexed |
2025-11-27T22:51:25Z |
| _version_ |
1849985749336719360 |
| fulltext |
iSSN 0235-5884. Процессы литья. 2016. № 5 (119) 41
Новые методы и прогрессивНые
техНологии литья
УдК 621.74:621.313:658.382:538.4
в. и. дубоделов, в. А. середенко, в. Н. Фикссен,
А. А. паренюк, А. о. горшков, м. с. горюк
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
воЗмоЖНость повыШеНия ЭлеКтромАгНитНого
дАвлеНия в двУхЗоННых мАгНитодиНАмиЧесКих
УстАНовКАх для литья АлЮмиНиевых сплАвов
Рассмотрена возможность повышения электромагнитного давления магнитодинамических
установок за счет использования двух последовательно соединенных рабочих зон. Разрабо-
тана эскизная конструкторская документация макета модернизованной экспериментальной
установки на базе существующей МДН-6А при минимальных изменениях ее конструкции.
Выполнено сравнение параметров установки МДН-6А с прогнозируемыми параметрами
модернизированной установки.
Ключевые слова: магнитодинамические установки, повышение давления, алюминиевые
сплавы, литье.
Розглянуто можливість підвищення електромагнітного тиску магнітодинамічних установок за
рахунок використання двох послідовно з’єднаних робочих зон. Розроблено ескізну конструк-
торську документацію макету модернізованої експериментальної установки на базі існуючої
МДН-6А при мінімальних змінах її конструкції. Виконано порівняння параметрів установки
МДН-6А з прогнозованими параметрами модернізованої установки.
Ключові слова: магнітодинамічні установки, підвищення тиску, алюмінієві сплави, лиття.
it is viewed the possibility of increasing electromagnetic pressure of magnetodynamic installations
at using two series-connected working zones. There is developed the draft design documentation
for modernized experimental prototype based on the existing MDN-6A installation with minimal
changes of its design. Comparison of MDN-6A installation’s parameters with the predicted param-
eters of the modernized installation is made.
Keywords: magnetodynamic installations, increasing electromagnetic pressure, aluminum alloy,
casting.
Магнитодинамическая установка МДН-6А [1] прошла более, чем сорокалет-
нюю апробацию на многих промышленных предприятиях. В основном ее ис-
пользовали как миксер-дозатор в сочетании с машинами литья под давлением и
кокильными машинами. На базе этой же установки разработан способ литья под
низким электромагнитным давлением, который показал высокую промышленную
эффективность при получении отливок высотой до 150 мм, особенно тонкостен-
42 iSSN 0235-5884. Процессы литья. 2016. № 5 (119)
Новые методы и прогрессивные технологии литья
ных [2]. Более широкому применению этого способа препятствует недостаточно
высокое электромагнитное давление, создаваемое установкой и составляющее 25
кПа. Существует несколько путей повышения электромагнитного давления. Один
из них – использование электромагнитных устройств, в которых две рабочие зоны
соединены последовательно, рис. 1.
Выражения для создаваемого
в рабочих зонах магнитодинами-
ческой установки на базе МДН-6А
электромагнитного давления име-
ют следующий вид:
Рэм1
=2j1B1l1cosψ, (1)
Рэм2
=2j2B2l2cosψ, (2)
где j
1
и j
2
– плотности электри-
ческого тока в соответствующих
рабочих зонах, A/м2; B
1
и B
2
– ин-
дукции магнитного поля в соответ-
ствующих рабочих зонах, Тл; l
1
и l
2
– длины соответствующих рабочих
зон, м; ψ – угол сдвига фаз между
электрическим током и индукцией
магнитного поля в рабочей зоне,
которые синусоидально изменяются во времени с одинаковой частотой, град.
При последовательном расположении рабочих зон реализуется суммарное
электромагнитное давление Рэм:
Рэм=Рэм1
+Рэм2. (3)
Если j1 = j2 = j, а B1 = B2 = B, то выражение (3) принимает вид:
Рэм =2j1B1l1cosψ+2j2B2l2cosψ=2jBcosψ(l1+l2). (4)
При таких значениях электромагнитных параметров j и B развиваемое электро-
магнитное давление прямо пропорционально сумме длин рабочих зон.
Известно магнитодинамическое устройство с Ф-образным каналом и двумя
последовательно расположенными рабочими зонами [1]. При его работе часть
создаваемого давления теряется из-за циркуляции расплава по боковым ка-
налам, поэтому итоговое его значение оказывается меньше суммы давлений,
создаваемых каждой из рабочих зон, и составляет примерно 40 кПа. Такое обо-
рудование уступает по технологическим возможностям магнитодинамической
установке типа МДН-6А с Ш-образным каналом, поэтому на практике масштабы
его практического применения были ограничены. Разработчиками магнитоди-
намического оборудования (В. П. Полищук, В. С. Яковлев, М. Р. Цин и др.) было
предложено, но не реализовано на практике, устройство (магнитодинамический
насос), которое объединяет достоинства установок с Ш-образным и Ф-образным
каналами [а.с. СССР №1402215]. Оно может быть использовано в тех же про-
цессах, что и установка МДН-6А, однако при этом можно прогнозировать дости-
жения большей величины давления и производительности, чем в выше указанном
серийном оборудовании.
Такой насос содержит тигель 1, канал 2, индукторы 3, 4 с об мотками 5, 6 и электро-
магнит, магнитопровод которого состоит из двух частей, разделенных зазорами
Рис. 1. Схема двухзонной магнитодинамической
установки на базе МДН-6А: Р
эм1
– электромагнитное
давление, создаваемое в первой рабочей зоне, кПа;
Р
эм2
– электромагнитное давление, создаваемое во
второй рабочей зоне, кПа
iSSN 0235-5884. Процессы литья. 2016. № 5 (119) 43
Новые методы и прогрессивные технологии литья
(рис. 2, а). Магнитопроводы 7, 8 электромагнита параллельны оси центрального
вертикального участка канала (рис. 2, б). На полюсных наконечниках участков
магнитопровода электромагнита размещены обмотки 9, 10, 11 и 12. На участке
соединения центрального, вертикального и горизонтального участков канала 2
сформирована рабочая зона 13 (тройниковой формы). В зоне соединения тигля
а
б
Рис. 2. Схематическое изображение конструкции маг-
нитодинамического насоса с двумя последовательно
расположенными рабочими зонами: а – вид спереди с
частичным разрезом; б – вид сбоку с частичным раз-
резом
44 iSSN 0235-5884. Процессы литья. 2016. № 5 (119)
Новые методы и прогрессивные технологии литья
1 с центральным участком канала 2 сформирована вторая рабочая зона 14, также
имеющая крестообраз ную форму. Над устьем центрального ка нала 2 установлен
съемный металлопровод 15. За счет формирования двух рабочих зон и размещения
магнитопро вода электромагнита внутри контура, формирующего жидкометалличе-
ский виток, создаются условия для увеличения развиваемого давления и повышения
гидравлической эффективности тройниковых рабочих зон.
Для регулирования индукции магнитного поля в зазорах между полюсами элек-
тромагнита в рассматриваемой конструкции предусмотрено выполнение участков
магнитопровода 7 и 8, с возможностью их взаимного перемещения с помощью меха-
низма 16. Такое решение усложняет конструкцию магнитодинамического насоса, а
регулирование индукции можно осуществить с помощью изменения напряжения на
обмотках электромагнита. При предлагаемом конструктивном выполнении формы
канала, примыкающего к верхней рабочей зоне, а именно участков 17, существенно
затрудняется как футеровка канальной системы, так и ее разогрев нихромовыми
нагревателями перед заливкой жидкого металла.
При использовании предложенной конструкции магнитодинамического насоса
с двумя рабочими зонами предусмотрена следующая схема функционирования.
Тигель 1 на треть его объема, а канал 2 полностью заполняются жидким алюминие-
вым сплавом, перегретым на 60 0С выше температуры ликвидуса. Затем на обмотки
5, 6 индукторов 3, 4, включенных в режиме «печи» [1], подается рекомендованное
напряжение – 40 В. В витках жидкого металла, замыкающихся по симметрич ным
контурам «боковой-горизонталь ный-вертикальный участки канала-тигель», индук-
тируется электрический ток, обеспечивающий подогрев расплава. При достижении
заданной температуры перегрева расплава обмот ки 5, 6 индукторов переключаются
в режим «насоса» [1] на напряжение 60 В и в тигель 1 догружается твердый шихтовый
материал. Перемешивание расплава производится с помощью элек тромагнитных
сил, возникающих при дополнительном к индукторам включении электромагнита.
При этом обмотки электромагнитов включаются с перекосом, на обмотки 9, 10 по-
дается на пряжение – 60 В, а на обмотки 11 и 12 – 40 В. В результате взаимодействия
внешних магнитных потоков с током в канале возникают электромагнитные силы,
при водящие расплав в движение.
Для разливки сплава над устьем центрального канала устанавливается метал-
лопровод 15 из не токопроводящего материала, а на обмотках 12 увеличивается
напряжение до 60 В, ток в витке металла замыкается по контуру «боковой-горизон-
тальный-боковой участки канала-тигель». В результате взаимодействия внешнего
магнитного потока с индукционным током, плотность которого макси мальна по
величине в обеих рабочих зонах, образуются электромагнитные силы, приводящие
металл в движение по металлопроводу 15.
Увеличение развиваемого насосом давления достигается за счет после-
довательного формирования в нагнетаю щем канале двух рабочих зон и раз мещения
магнитопровода электромагни та внутри контура, формирующего жидкометал-
лический виток, так как при этом увеличивается гид равлическая эффективность
тройниковой рабочей зоны. Сим метричное расположение обмоток элек тромагнита
относительно обмоток индуктора устраняет индуктивную связь, осуществляемую в
установках типа МДН-6А через жидкометаллический виток.
На основе изложенных подходов разработана эскизная конструкторская до-
кументация макета модернизованной экспериментальной установки с двумя по-
следовательно расположенными рабочими зонами на базе существующей МДН-6А
при минимальных изменениях ее конструкции.
Эскизы вертикальных сечений новой конструкции модернизованной магнитоди-
намической двухзонной установки показаны на рис. 3.
Вид спереди и сбоку разработанного макета модернизованной магнитодинами-
ческой двухзонной установки на базе МДН-6А представлен на рис. 4.
Изометрические изображения макета модернизированной магнитодинамической
iSSN 0235-5884. Процессы литья. 2016. № 5 (119) 45
Новые методы и прогрессивные технологии литья
1100
700
600
180 250
55
120
220
240
80
180
282
625
670
1
0
0
2
0
0
2
7
0
1
3
0
4
8
0
3
6
0
2
0
0
1
2
0
Рис. 3. Эскизы вертикальных сечений модернизованной магнитодинамической двухзон-
ной установки на базе МДН-6А: а – продольный разрез; б – поперечный разрез
а б
Рис. 4. Виды макета модернизированной магнитодинамической двухзонной
установки на базе МДН-6А: а – вид спереди; б – вид сбоку
а б
46 iSSN 0235-5884. Процессы литья. 2016. № 5 (119)
Новые методы и прогрессивные технологии литья
двухзонной установки на базе МДН-6А, полученные с помощью современного про-
граммного комплекса САПР, показаны на рис. 5.
Проведены расчеты прогнозированных параметров модернизированной уста-
новки на базе МДН-6А, результаты которых представлены в таблице.
а б
Рис. 5. Изометрические виды макета модернизированной магнитодинами-
ческой двухзонной установки на базе МДН-6А: а – вид сбоку-сверху; б – вид
спереди-снизу
таблица. сравнение параметров установки мдН-6А с прогнозируемы-
ми параметрами модернизированной магнитодинамической установки с
двумя рабочими зонами
Максимальные значения
основных параметров
Серийная
МДУ
типа МДН-6А
Усовершенство-
ванная МДУ
Сила тока в канале I, кА 12 12
Индукция внешнего
магнитного поля В, Тл
0,1 0,1
Количество рабочих зон 1 2
Суммарная протяженность зоны создания
электромагнитного давления l, мм
80 160-180
Угол сдвига фаз ϕ между I і В, градусы 29 29
Толщина рабочей зоны δ, мм 30 30
Суммарное электромагнитное давление Рэм, кПа 24 48-54
Градиент давления по высоте
рабочей зоны, кПа/мм
0,3 0,3
Максимальный расход расплава при заливке в
формы, кг/с
14 20
Максимально возможная высота отливки при
литье под низким электромагнитным давлением,
мм
450 900
iSSN 0235-5884. Процессы литья. 2016. № 5 (119) 47
Новые методы и прогрессивные технологии литья
На основе разработанной конструкции макетного устройства модернизирован-
ной магнитодинамической установки с двумя рабочими зонами на базе МДН-6А
изготовлен лабораторный образец. Выполняются подготовительные работы по
футеровке установки, проведению исследований ее функционирования в холостом
режиме и с жидким металлом.
1. Магнитодинамические насосы для жидких металлов / В. П. Полищук, М. Р. Цин, Р. К. Горн
и др. – Киев: Наукова думка, 1989. – 256 с.
2. В. Н. Фикссен. Тенденция к применению электромагнитных насосов для литья алюмини-
евых сплавов под низким регулируемым давлением // Металл и литье Украины. – 2004. –
№ 1-2. – С. 27-30
1. Polishchuk V. P., Tsyn M. R, Horn R. K. et al. (1989). Magnito-dynamicheskie nasosy dlya zhidkikh
metallov [Magnetodynamic pumps for liquid metals]. Kiev: Naukova dumka, 256 p. [in Russian].
2. Fikssen V. N. (2004). Tendentsiya k prymeneniyu elektromagnit-nykh nasosov dlya litya alyumini-
evykh splavov pod nizkim reguliruemym davleniem [To the use of electromagnetic pumps ten-
dency for casting of aluminum alloys under low pressure regu-lated]. Metall i lityo Ukrainy, № 1,
2, pp. 27-30. [in Russian].
Поступила 18.07.2016
список литературы
References
|