Устройство для возбуждения вибрации расплава Советский патент 1985 года по МПК B22D27/02 

1 Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для обработки металлов упругим колебаниями в процессе затвердевания. Целью изобретения является повышение надежности протекания рабочего процесса и увеличение стойкости электрода. На фиг. 1 показано устройство, общий вид: на фиг. 2 и 3 - электрод вмонтированный в трубку переменного сечения из электронепроводящего материала, варианты выполнения. Устройство для возбуждения вибра ции расплава состоит .из емкости 1 для расплава, электрода 2, вмонтированного в емкость, трубки 3 из электронепроводящего материала, в которую вмонтирован электрод 4, лмеющий сквозные каналы 5, Трубка из электронепроводящего материала имеет переменное сечение по высоте с отношением минимального сечения канала 6 к площади сечения электрод 4, равным 0,05-0,20. Устройство работает следующим об разом. Емкость 1, в которую вмонтирован электрод 2, заполняют жидким металлом. В расплав опускают электрод 4, вмонтированный в трубку 3 из электронепроводящего материала, например алунда. При погружении трубки 3 с электродом 4 в металл воздух, находящийся в ней, вытесняется через сквозные каналы 5, при этом обеспечиваются плотный контакт всей торцовой поверхности электрода с расплавом в трубке и надежность уст ройства в работе. После установления контакта элек рода 4 с металлом, залитым в емкост 1 на электроды 2 и 4, подают напряж ние от источника тока, например сварочного трансформатора. При прохождении тока через металл в электр проводящей трубке 3, имеющей переме ное сечение по высоте, на ее участк 6 с наименьшим сечением происходит сжатие и разрыв жидкости. Образующи ся при этом ударные, волны возбуждаю вибрацию расплава. Поскольку электр 4 вмонтирован в широкой части трубки 55 3, а разрыв :жидкости и вьщеление тепла происходит на участке 6 с наименьшим сечением, то он не испытьшает 0 непосредственного дополнительного теплового воздействия. Выполнение каналов, соединяющих зону контакта жидкого металла с электродом, обеспечивает вытеснение воздуха из канала трубки при ее погружении в расплав, При этом обеспечиваются высокая плотность контакта по всей торцовой поверхности электрода с жидким металлом, заполняющим трубку при погружении в расплав, а следовательно, и высокая надежность устройства в работе. Придание трубке из электронепроводящего материала переменного сечения по- высоте позволяет повысить плотность тока в канале за счет его сужения в нижней, погружаемой в металл части, а также увеличить поперечные размеры электрода, тем самым снизить в нем плотность тока, следовательно, уменьшить нагрев и увеличить стойкость электрода и устройства в целом. Указанные пределы отношения площади наименьшего поперечного сечения канала трубки к площади сечения электрода установлены по результатам экспериментов. Поскольку плотность тока прямо пропорциональна площади сечения про- водника то при увеличении отношения площади наименьшего поперечного сечения к площади сечения электрода более 0,20 протекание тока в электроде вызьшает его нагрев, а при отношении менее 0,05 размеры электрода велики, что вызывает избыточный расход материала на их изготовление. Например, при диаметре канала, погружаемого в расплав, 4 мм и отношении 0,05 диаметр электрода составляет 18 мм. Дальнейшее увеличение диаметра электрода нецелесообразно, поскольку его нагрев не превышает 80°С. Пример. Изготавливают и ис- пытьшают устройства для возбуждения вибрации расплавов с различным отношением минимального сечения трубки из электронепроводящего материала к диаметру электрода. Электроды изготавливают из меди, а трубки формуют из корунда. Металл Галюминий) заливают в стальные кокили емкостью 36 кг. В качестве источника тока используют сварочный трансформатор.

Размеры электродов и трубок приведены в ТЙ.6Л, 1 , Результаты испытаний- в табл, 2,

Наиболее оптимальное соотношение между минимальным сечением трубки и диаметром электрода лежит в пределах 0,05-0,20, Для устройства по примеру

/, с указанным отношением, равным 0,04 также характерны высокая стойкость и незначительная эрозия торца электрода, как и для устройства по примеру 1. Однако масса электрода по примеру 2 в 1,26 раза больше массы электрода по примеру 1.

Т а б л и ц а 1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ ВИБРАЦИИ РАСПЛАВА по авт. св. № 884851, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности протекания рабочего процесса и увеличения стойкости электрода, электрод выполнен по крайней мере с одним сквозным каналом, полость трубки - переменного диаметра по высоте с увеличением его кверху при отношении наименьшей площади этой полости к площади электрода в поперечном сечении,равном 0,05-0,2. (Я 00 а: со 00

Характеристика процесса

Пример Процесс протекает устойчиво без перерывов

2 3 4

То же 11

Процесс неустойчив, часто прерьшается из-за нарушения контакта между жидким металлом и электродом

Таблица 2

Состояние электрода

То же

Небольшая эрозия торца электрода после 4 циклов обработки Наблюдается эрозия торца в зоне контакта после 2 цикла обработки

Состояние торца удовлетворительное после 4 циклов обработки

Разрушение электрода в зоне контакта с металлом после одного цикла обраработкиСостояние торца электрода после 4 циклов обработки хорошее