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电磁搅拌技术

[导读]电磁搅拌技术在锰合金成形中的仿真及试验。

【摘 要】 采用软件对电磁搅拌器的磁场进行仿真,得到电磁搅拌器的磁力线的分布几乎都在磁场发生器绕组周围,此处的磁感应强度最大,并确定搅拌频率为40HZ时可取得较好的效果。


1 试验方案

试验采用低碳锰合金(C 为0.17%、Mn 为88.88%、P为0.031%,质量分数),首先向石墨坩埚中加入纯Mn,然后放入电阻炉中加热,待熔化后依次加入C、P等成分,等完全熔化后浇注至600mm×50mm×10mm的金属型中。当温度下降到1 000℃左右时,通电施加电磁搅拌,搅拌1min后停止,并控制外界温度交换条件使之冷却至室温。根据仿真结果,将搅拌频率设为40Hz。


通过扫描电镜观察合金的微观组织,对比分析了开裂前后的微观组织变化情况。通过金相显微镜观察表面形态,计算不同冷却速率下的裂纹数。



2 锰合金成形质量

电磁搅拌之后,半固态锰合金需要自然冷却。在冷却成形的过程中,由于锰合金的脆性,裂纹多呈现条状。为锰合金在冷却成形过程中裂纹数随时间的变化。可以看出,在电磁搅拌浇注后冷却成形过程中,裂纹数随着冷却时间延长逐渐变多,这与凝固过程中组织的逐渐变形过程一致。锰合金凝固时内部组织快速的收缩变硬,当晶体内外温差较大时应力会出现集中情况,随着应力的逐步增加和转移至铸件边上,便会表现出开裂现象。



3 结 论

(1)利用Maxwell 2D 软件对电磁搅拌器的磁场进行仿真,发现磁场发生器绕组周围的磁感应强度最大,确定搅拌频率为40Hz左右是较为合理的。


(2)使用1/3~1/4倍的自然冷却时间来完成电磁搅拌后的锰合金冷却凝固能获得最佳的组织性能。





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