Несмотря на положительное влияние внешних воздействий в виде
электрического, магнитного или электромагнитного полей на физиче-
ские свойства материала изделия, их применение связано с опреде-
ленными техническими трудностями. Использование указанных воз-
действий в реальном технологическом процессе требует их детальной
проработки. Например, для использования электрического и магнит-
ного полей в качестве движущей силы процессов модифицирования,
кристаллизации, а также для применения указанных воздействий при
заполнении формы металлом недостает информации, позволяющей
создать реальную физическую модель явлений — результатов данных
воздействий. В частности, использование электромагнитного воздей-
ствия в качестве внешней силы, движущей металл в форму, предпо-
лагает учет сил сопротивления. Коэффициент сопротивления жидкого
металла на порядок превосходит коэффициент сопротивления жидко-
сти и существенно зависит от свойств контактирующей поверхности.
Поэтому при движении жидкого металла в форме сложно обеспечить
однородность свойств по всему объему образца, а следовательно, ка-
чественно заполнить форму. В случае использования малых объемов
металла, если требуется заполнение каналов, возникает необходимость
не только регулирования температурного режима, но и учета сил по-
верхностного натяжения в условиях, когда время внешнего воздей-
ствия на материал лимитировано временем существования жидкой
фазы.
Цель настоящей работы — экспериментальное изучение магнито-
электроимпульсного заполнения литейной формы жидким металлом с
использованием переменной во времени электромагнитной силы Ам-
пера и определение коэффициента сопротивления жидкого металла.
Скорость заполнения формы регулировалась значениями параметров
импульсного электрического и магнитного полей. Использование ди-
намической силы Ампера в качестве движущей позволяет заполнить
литейную форму в тех случаях, когда капиллярные силы являются не-
достаточными или вообще отсутствуют. Данное воздействие является
актуальным при использовании малых объемов жидкого металла, ко-
гда требуется быстрое заполнение формы, вызванное ограничением во
времени фазового перехода за счет роста скорости охлаждения.
В качестве материала образца использовали легкоплавкий сплав
Вуда (химический состав, %: Bi 50,1; Pb 24,9; Sn 14,6; Cd 10,8) c
температурой плавления
Т
пл
= 338
,
5
K. Эксперимент проводился в
условиях, когда гравитационные силы
F
гр
препятствуют заполнению
литейной формы (рис. 1).
На рис. 2 представлена схема сил молекулярного взаимодействия
металла с поверхностями материала формы
F
мф
и электродов
F
мэ
,
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2011. № 2
79
