RU2118225C1

RU2118225C1 - Process of manufacture of magnetic moulds with pole pieces

Info

Publication number: RU2118225C1
Application number: RU97116913A
Authority: RU
Inventors: Г.Е. Левшин; К.В. Мамаев
Original assignee: Алтайский государственный технический университет им.И.И.Ползунова
Priority date: 1997-10-07
Filing date: 1997-10-07
Publication date: 1998-08-27

Abstract

FIELD: foundry, manufacture of split and rigid magnetic moulds according to throw- away and permanent models. SUBSTANCE: at least one pole piece of triangular section which vertex faces model with curvilinear surface of alternating or permanent section is positioned near poles of magnetization device. Pole pieces are manufactured from material having enhanced magnetic permeability along alternating or permanent length or height of triangular cross-section. Vertex of triangular cross-section of pole piece facing model is placed near model in surface including axis of this model. Angle at vertex of triangular cross-section of pole piece facing model is chosen from range 20-29 deg. Then pole pieces and model are filled with ferromagnetic molding material that is compacted if necessary and hardened by action of magnetic field. After this model is removed. EFFECT: provision for prevention of spoilage of magnetic moulds and castings by exclusion of flocculation of curvilinear surfaces of magnetic moulds, reduced labor input thanks to manufacture of universal pole pieces. 6 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится преимущественно к литейному производству, в частности к способам изготовления литейных разъемных и неразъемных магнитных форм с полюсными наконечниками по разовым и постоянным моделям. The invention relates primarily to foundry, in particular to methods for the manufacture of split and permanent magnetic foundry with pole pieces for one-time and permanent models.

Известен способ изготовления двухполюсных неразъемных магнитных форм с цилиндрической газифицируемой моделью, при котором у полюсов намагничивающего устройства размещают ферромагнитные стержни в виде полюсных наконечников (ПН) с криволинейной вогнутой рабочей поверхностью, а между ПН цилиндрическую модель, засыпают их ферромагнитным формовочным материалом (ФФМ) и упрочняют ФФМ воздействием магнитного поля, затем удаляют газифицируемую модель, замещая ее жидким металлом. Вогнутая поверхность ПН как бы охватывает часть поверхности модели, а ее конфигурация определяется моделированием на электроинтеграторе ЭГДА-9 (1). A known method of manufacturing bipolar permanent magnetic forms with a cylindrical gasified model, in which at the poles of the magnetizing device are placed ferromagnetic rods in the form of pole pieces (PN) with a curved concave working surface, and between the PN cylindrical model, fill them with ferromagnetic molding material (FFM) and strengthen FFM by the influence of a magnetic field, then the gasified model is removed, replacing it with liquid metal. The concave surface of the PN, as it were, covers part of the surface of the model, and its configuration is determined by modeling on the EGDA-9 electric integrator (1).

Основные недостатки способа:
повышенные стоимости, трудоемкость и погрешность определения конфигурации ПН на электроинтеграторе ЭГДА-9 и изготовления ПН с криволинейной поверхностью;
необходимость изготовления индивидуальных ПН для каждого наименования отливки;
повышенный брак отливок от разрушения формы из-за малой эффективности ПН по устранению флокул, т.к. конфигурация ПН не позволяет создать необходимую пондеромоторную силу.The main disadvantages of the method:
increased costs, laboriousness and the error in determining the configuration of the PN on the EGDA-9 electric integrator and the manufacture of the PN with a curved surface;
the need to manufacture individual PN for each name of the casting;
increased rejects of castings from mold destruction due to the low efficiency of PN in the elimination of flocs, because PN configuration does not allow to create the necessary ponderomotive force.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату (прототипом) является способ изготовления двухполюсных неразъемных магнитных форм с цилиндрической газифицируемой моделью, при котором вокруг модели с криволинейной поверхностью размещают неферромагнитные стержни, а у полюсов намагничивающего устройства размещают ферромагнитные стержни, выполняющие роль ПН и имеющие криволинейную выпуклую рабочую поверхность, обращенную в сторону модели с криволинейной поверхностью, засыпают их ФФМ и упрочняют его воздействием магнитного поля, а затем удаляют модель путем заливки магнитной формы расплавом. При этом продольные оси ПН и модели размещают в разных плоскостях перпендикулярно друг к другу (2). The closest in technical essence and the achieved result (prototype) is a method of manufacturing bipolar permanent magnetic forms with a cylindrical gasified model, in which non-ferromagnetic rods are placed around a model with a curved surface, and ferromagnetic rods are placed at the poles of the magnetizing device, performing the role of PN and having a curved convex the working surface, facing the model with a curved surface, fill them with FFM and strengthen it with a magnet field, and then remove the model by filling the magnetic form with a melt. In this case, the longitudinal axes of the PN and the model are placed in different planes perpendicular to each other (2).

Основные недостатками способа:
повышенные стоимость, трудоемкость и погрешность определения конфигурации ПН на электроинтеграторе ЭГДА-9;
необходимость и сложность изготовления индивидуальных ПН для каждого наименования отливки;
повышенный брак отливок от разрушения форм из-за недостаточной эффективности ПН по устранению флокул, т.к. конфигурация ПН не позволяет создать необходимую пондеромоторную силу;
повышенные трудоемкость и стоимость, связанные с установкой неферромагнитных стержней.The main disadvantages of the method:
increased cost, laboriousness and error in determining the configuration of the PN on the EGDA-9 electric integrator;
the need and complexity of manufacturing individual PN for each name of the casting;
increased rejects of castings from the destruction of molds due to the insufficient efficiency of PN in eliminating flocs, because PN configuration does not allow to create the necessary ponderomotive force;
increased complexity and cost associated with the installation of non-ferromagnetic rods.

Сущность изобретения заключается в том, что в известном способе изготовления магнитных форм с ПН, включающем размещение у полюсов намагничивающего устройства по меньшей мере одного ПН в виде стержня с выпуклой поверхностью, обращенной в сторону модели с криволинейной поверхностью, засыпку наконечника и модели ФФМ, упрочнение формовочного материала путем воздействия магнитного поля и удаление модели, у полюсов намагничивающего устройства размещают ПН с треугольным сечением, при этом вершину угла треугольного поперечного сечения, ПН, обращенную в сторону модели, размещают у модели в поверхности, включающей ось этой модели. The essence of the invention lies in the fact that in the known method of manufacturing magnetic forms with ST, including the placement at the poles of the magnetizing device of at least one ST in the form of a rod with a convex surface facing the model with a curved surface, filling the tip and model FFM, hardening molding material by exposure to a magnetic field and the removal of the model, at the poles of the magnetizing device place the ST with a triangular section, while the apex of the angle of a triangular cross section, ST, about increments toward the model, the model is placed in surface consisting axis of the model.

Угол при вершине треугольного сечения ПН, обращенной к модели, выбирают из диапазона 20 - 90^o. Вершину угла треугольного поперечного сечения полюсного наконечника размещают по возможности ближе к модели. При изготовлении разъемных магнитных форм по разъемным моделям ПН разделяют поверхностью разъема на две части. ПН изготовляют из материала с повышенной магнитной проницаемостью. При изготовлении магнитных форм с применением опоки ПН устанавливают у стенки опоки, обращенной к полюсу намагничивающего устройства. При изготовлении форм по моделям с переменным вдоль ее оси поперечным сечением применяют ПН с соответствующим изменением треугольного поперечного сечения.The angle at the apex of the triangular section of the PN facing the model is selected from the range of 20 - 90 ^o . The apex of the angle of the triangular cross section of the pole piece is placed as close as possible to the model. In the manufacture of detachable magnetic forms according to detachable models, the PNs are divided into two parts by the surface of the connector. PN made of a material with high magnetic permeability. In the manufacture of magnetic forms using the flask, PNs are installed at the flask wall facing the pole of the magnetizing device. In the manufacture of molds for models with a variable cross-section along its axis, PN is used with a corresponding change in the triangular cross-section.

Техническим результатом является:
устранение брака магнитных форм и отливок путем исключения флокулизации криволинейной поверхности (цилиндрической, овальной, конической и т.п.) полости магнитных форм за счет применения полюсного наконечника с треугольным сечением;
снижение трудоемкости изготовления магнитной формы и подготовки производства путем исключения операций определения конфигурации ПН, установки немагнитных стержней и облегчения изготовления универсальных треугольных ПН.The technical result is:
elimination of marriage of magnetic molds and castings by eliminating the flocculation of the curved surface (cylindrical, oval, conical, etc.) of the cavity of the magnetic forms through the use of a pole tip with a triangular section;
reducing the complexity of manufacturing the magnetic form and preparation of production by eliminating the operations of determining the configuration of the PN, installing non-magnetic rods and facilitating the manufacture of universal triangular PN.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана схема размещения ПН в разъемной магнитной форме с горизонтальным разъемом, в разрезе; на фиг. 2. - график изменения градиента индукции B_e от величины выпуклого угла α ПН.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a diagram of the placement of monitors in detachable magnetic form with a horizontal connector, in section; in FIG. 2. - graph of the change in the gradient of the induction B _e from the value of the convex angle α PN.

Предложенный способ осуществляется следующим образом. Каждый ПН 1, 2 в виде стержня, изготовленного из материала с повышенной магнитной проницаемостью, переменного или постоянного (по длине или высоте) треугольного сечения с криволинейной или прямой осью, соответствующей конфигурации модели 3, размещают у полюсов намагничивающего устройства 4, 5, если опока 6, 7 не применяется, либо у стенки опоки 6, 7, обращенной к полюсу намагничивающего устройства 4, 5. Одновременно с ПН 1, 2 между полюсами 4, 5 или в опоке 6 размещают постоянную или разовую модель 3 с криволинейной поверхностью (цилиндрической, овальной, конической и т.п.) переменного или постоянного сечения с криволинейной или прямой осью так, чтобы вершина каждого ПН 1, 2, обращенная в сторону модели 3, была расположена как можно ближе к модели 3 в поверхность 8, включающей ось этой модели. Это обеспечивает примерно одинаковое минимальное расстояние между вершиной треугольного сечения ПН 1, 2 и моделью 3. При изготовлении разъемных магнитных форм по разъемным моделям этой поверхностью 8 является поверхность разъема формы 8 (криволинейная или плоская), а ПН 1, 2 разделяют ею на две части, находящиеся в разных частях 4, 5 разъемной формы, а требуемый выпуклый угол α ПН 1, 2 образуется при сборке формы. В этом случае магнитная форма может изготовляться как по односторонней, так и двухсторонней модели. При этом для разъемных магнитных форм используют два или несколько намагничивающих устройств, например в виде U-образного электромагнита, а для изготовления неразъемных достаточно одного намагничивающего устройства. После чего в незанятый полюсными наконечниками 1, 2 и моделью 3 объем намагничивающего устройства 4, 5 или опоки 6, 7 засыпают ФФМ 9, уплотняют его при необходимости и упрочняют воздействием магнитного поля. При этом каждый ферромагнитный ПН 1, 2 треугольного сечения, намагничиваясь, создает существенную неоднородность магнитного поля как в разных частях 4, 5 разъемной несобранной формы, так и в собранной или неразъемной форме и, как следствие этого, возникают градиент поля и пондеромоторная сила, направленные в сторону большей величины индукции (напряженности) поля, имеющей место у вершины ПН 1, 2. В результате частицы ФФМ 9, находящиеся в непосредственной близости от ПН 1, 2 фронтальной поверхности формы, обращенной к наконечнику 1, 2, притягиваются, в т.ч. через посредство других частиц, к ПН 1, 2 и флокулы не образуются, а устойчивость этой поверхности возрастает. Поскольку у вершины ПН 1, 2 индукция и градиент поля имеют наибольшие значения и убывают по мере удаления от него, то для более эффективного устранения флокул модель 3 следует располагать по возможности ближе к ПН 1, 2. При изготовлении ПН 1, 2 из магнитомягкого материала с повышенной проницаемостью (отожженные низкоуглеродистая сталь, армко-железо, пермалой и т.п.). Этот эффект еще более усиливается, т.к. они намагничиваются до более высокого значения индукции, чем, например, неотожженные среднеуглеродистые стали, применяемые для изготовления опок. The proposed method is as follows. Each PN 1, 2 in the form of a rod made of a material with increased magnetic permeability, variable or constant (in length or height) of a triangular section with a curved or straight axis, corresponding to the configuration of model 3, is placed at the poles of the magnetizing device 4, 5, if the flask 6, 7 is not applicable, or at the flask wall 6, 7 facing the pole of the magnetizing device 4, 5. Simultaneously with the PN 1, 2, between the poles 4, 5 or in the flask 6, a permanent or one-time model 3 with a curved surface (cylindrical, oval th, conical, etc.) of variable or constant cross-section with a curved or straight axis so that the top of each PN 1, 2, facing model 3, is located as close as possible to model 3 in surface 8, including the axis of this model . This provides approximately the same minimum distance between the apex of the triangular cross section of PN 1, 2 and model 3. In the manufacture of detachable magnetic forms using detachable models, this surface 8 is the surface of the connector of form 8 (curved or flat), and PN 1, 2 is divided into two parts located in different parts 4, 5 of the split mold, and the required convex angle α PN 1, 2 is formed during assembly of the mold. In this case, the magnetic form can be manufactured both on a one-sided and two-sided model. At the same time, for detachable magnetic forms, two or more magnetizing devices are used, for example, in the form of a U-shaped electromagnet, and for the manufacture of one-piece magnetizing one magnetizing device is sufficient. Then, in the volume of the magnetizing device 4, 5 or flask 6, 7, which is not occupied by the pole pieces 1, 2 and model 3, the FFM 9 is poured, compacted if necessary, and strengthened by the action of a magnetic field. Moreover, each ferromagnetic PN 1, 2 of a triangular section, being magnetized, creates a significant inhomogeneity of the magnetic field both in different parts 4, 5 of a detachable unassembled shape, and in assembled or inseparable form and, as a result of this, a field gradient and ponderomotive force arise, directed in the direction of a larger field induction (intensity) of the field that occurs at the apex of PN 1, 2. As a result, the FFM 9 particles located in close proximity to PN 1, 2 of the front surface of the mold facing tip 1, 2 are attracted including through other particles, to PN 1, 2 and flocs are not formed, and the stability of this surface increases. Since the induction and field gradient at the top of MON 1, 2 have the greatest values and decrease with distance from it, for more effective elimination of flocs, Model 3 should be located as close as possible to MON 1, 2. When manufacturing MON 1, 2 from a soft magnetic material with increased permeability (annealed low carbon steel, armco iron, permaloy, etc.). This effect is further enhanced because they are magnetized to a higher induction value than, for example, unannealed medium carbon steels used for the manufacture of flasks.

На фиг. 2 приведен график изменения градиента индукции B_e от величины угла α в диапазоне 20 - 90^o. Использование ПН 1, 2 с углом α при вершине менее 20^o затрудняет их изготовление, особенно при использовании в разъемных магнитных формах. Применение ПН 1, 2 с углом α при вершине более 90^o снижает его эффективность по устранению флокулизации магнитной формы из-за снижения градиента поля. Когда форма приобретает заданную прочность, модель 3 удаляют известным образом, а именно протяжкой постоянной модели, растворением или выжиганием разовой модели. Если форма разъемная, то по окончании изготовления каждой из ее частей 4, 5 и после протяжки модели 3 и простановки в образовавшуюся полость магнитного или немагнитного литейного стержня 10 (если он необходим) форму собирают. После чего полая форма заливается расплавом. Если форма изготовлена по разовой газифицируемой модели, то во время заливки формы расплавом происходит термодеструкция модели. После частичного или полного затвердевания отливки снимают воздействие магнитного поля, в результате чего ФФМ 9 разупрочняется и его удаляют из намагничивающего устройства 4, 5 или опоки 6, 7.In FIG. 2 shows a graph of the variation of the gradient of induction _Be from the value of the angle α in the range of 20 - 90 ^o . The use of PN 1, 2 with an angle α at the apex of less than 20 ^o makes it difficult to manufacture them, especially when used in detachable magnetic forms. The use of PN 1, 2 with an angle α at the apex of more than 90 ^o reduces its effectiveness in eliminating flocculation of the magnetic form due to a decrease in the field gradient. When the form acquires a predetermined strength, model 3 is removed in a known manner, namely by pulling a constant model, dissolving or burning a one-time model. If the mold is detachable, then at the end of the manufacture of each of its parts 4, 5 and after broaching the model 3 and placing it in the formed cavity of the magnetic or non-magnetic foundry core 10 (if necessary), the mold is assembled. After that, the hollow form is poured with melt. If the mold is made according to a one-time gasified model, then during the filling of the mold with the melt, thermal destruction of the model occurs. After partial or complete solidification of the casting, the magnetic field is removed, as a result of which the FFM 9 is softened and removed from the magnetizing device 4, 5 or flask 6, 7.

Применение предложенного способа по сравнению с прототипом позволяет
устранить брак магнитных форм и отливок путем исключения флокулизации криволинейных поверхностей рабочей полости магнитных форм,
снизить трудоемкость изготовления магнитных форм путем исключения операций определения конфигурации ПН, установки немагнитных стержней и облегчения изготовления универсальных ПН с треугольным поперечным сечением.The application of the proposed method in comparison with the prototype allows
eliminate the marriage of magnetic molds and castings by eliminating the flocculation of curved surfaces of the working cavity of magnetic forms,
reduce the complexity of manufacturing magnetic forms by eliminating the operations of determining the configuration of the PN, installing non-magnetic rods and facilitating the manufacture of universal PN with a triangular cross section.

Источники информации:
1. Литье по газифицируемым моделям. /Под ред. Ю.А.Степанова. - М.: Машиностроение, 1976, с.162.Sources of information:
1. Casting on gasified models. / Ed. Yu.A. Stepanova. - M.: Mechanical Engineering, 1976, p.162.

2. Авт. св. СССР N 367956, кл. B 22 C 9/00. Способ изготовления магнитных форм из ферромагнитных сыпучих материалов. /Л.С. Паносюк, В.С.Шуляк, М. Б.Закута, Л.Н.Тульчинский и И.А.Тавелинский. 2. Auth. St. USSR N 367956, class B 22 C 9/00. A method of manufacturing magnetic forms of ferromagnetic bulk materials. / L.S. Panosyuk, V.S. Shulyak, M. B. Zakuta, L.N. Tulchinsky and I.A. Tavelinsky.

Claims

\ \ \ 1 1. A method of manufacturing magnetic forms with pole tips, comprising placing at least one pole tip at the poles of a magnetizing device in the form of a rod with a convex surface facing a curved surface model, filling the tip and model with a ferromagnetic molding material, hardening molding material by applying a magnetic field and removing the model, characterized in that at the poles of the magnetizing device place the pole pieces with a triangular pop cross-section, while the vertex of the angle of the triangular cross section of the pole tip, facing the model, is placed at the model in a surface including the axis of this model. \\\ 2 2. The method according to p. 1, characterized in that the angle at the apex of the triangular section of the pole piece facing the model is selected from the range of 20 - 90 <198>. \ \ \ 2 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the apex of the angle of the triangular cross section of the pole piece facing the model is placed as close as possible to this model. \\\ 2 4. The method according to any one of paragraphs. 1 to 3, characterized in that in the manufacture of detachable magnetic forms, the pole piece is divided into two parts by the surface of the connector. \\\ 2 5. The method according to any one of paragraphs. 1 to 4, characterized in that the pole piece is made of a material with high magnetic permeability. \\\ 2 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that in the manufacture of magnetic forms using the flask, the pole piece is mounted on the flask wall facing the pole of the magnetizing device. \\\ 2 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that in the manufacture of molds for models with a variable cross-section along its axis, a pole piece with a corresponding change in the triangular cross-section is used.