Vol.20 No.1 潜伟等：搅拌扭矩研究熔融铝合金的流变特性 ·29· 拌部分的底座和传动装置为自行设计加工制造，及1台功率为200W的直流电动机和1台 KZD-1型可控硅调速器驱动. 测量电机转速和搅拌扭矩的实验装置是测量直流电机在搅拌时的电流表和功率表 本文拟采用通过测量电机转速和功率(P)的方法得到搅拌扭矩，根据直流电机的工作原 理，在测出搅拌熔体时的电枢电压(U,电枢电流()和电机输出功率，就可确定电机输出的转 矩(M).熔体的实际搅拌扭矩可由下式给出： M=M-M (11) 式中：M一熔体实际的搅拌扭矩；M一电机输出的转矩；M。一搅拌装置传动系统消耗的转矩， 在相同的电枢电压下可视为常数.实验中采用电表的量程与误差约为1%~2%之间 3.2电机参数的确定 已知电机电枢电阻（网为352，调节电枢电压从30到100V,电机空转时(M-0),测量 电枢电压、电枢电流、电机功率，并测量出1mi搅拌电机的转速值，可计算出搅拌电机反电 动势(B值和搅拌电机输出转矩值（此时M=M),从而确定电机常数.对不同转速下电机反 电动势的实验结果进行线性回归，得到直流电机常数(E),其值为0.1334，相关性系数 r=0.999.表明在本实验条件下，用电测法测量电机的电气参数是切实可行的. 3.3搅拌扭矩的测定 把工业纯铝放人坩埚中熔化并通人保护气体，升高到一定温度后对熔体进行搅拌，测出 不同搅拌电压下的电流强度和电机输出功率，从而计算出搅拌扭矩和电机转速；并测量在 680℃时，50,100和150V3种不同搅拌电压下，搅拌扭矩和时间的关系 增粘过程的搅拌扭矩的试验与上面类似，只是达到试验的温度后要加入（质量分数） 2%C和1%Mg,再对熔体进行增粘搅拌，同时测出电机各电气参数的变化.为了研究时间对 搅拌扭矩的影响，对纯铝和加人增粘剂后，在温度为680℃时测定了搅拌扭矩随时间的变化， 并在760,720和680℃研究了搅拌扭矩和转速的关系.每个实验点取3次的平均值计算. 4 实验结果和讨论 图2给出不同电压下搅拌扭矩和时间的关系.由图可见，在相同的电压下搅拌扭矩随时 6 10 8 150V 加钙镁。 6 0 100V 0 纯铝 50V 6 8 10 0 4 6 810 tmin min 图2不同电压下搅拌扭矩与时间 图3搅拌扭矩与时间的关系(680℃，100V) 的关系（纯铝，680℃）v N l 潜伟等l o o . . 0 2 : 搅拌扭 矩研究熔融铝合金的流变特性 · 9 2 · 拌 部 分的 底 座 和传动 装置 为 自行 设计加 工 制造 , 及 l 台 功 率为 Zo w 的直 流 电 动机 和 l 台 K Z L卜 1 型 可 控硅 调速 器驱动 . 测量 电机转 速和搅 拌扭 矩的实验 装置是测 量直 流 电机在 搅拌 时 的电流 表和功 率表 . 本文 拟 采用 通过 测量 电机 转速 和功率 (乃 的方法 得 到搅 拌 扭矩 . 根 据直 流 电机 的工作 原 理 , 在 测 出搅拌熔体时的 电枢 电压 (仍 , 电枢 电流 (力和 电机 输 出功率 , 就 可确 定 电机 输 出的转 矩 (鱿) 【6] . 熔体 的实际搅拌扭矩 可 由下式 给出 : M = 从 一 dM ( 1 1) 式 中 : M 一熔体实 际的搅拌扭矩 ; 从 一 电机输 出的转 矩 ; 风一 搅拌 装置传 动 系统 消耗 的转矩 , 在 相 同的 电枢 电压 下可视 为常数 . 实验 中采用 电表 的量 程 与误差 约 为 1% 一 2 % 之 间 . 3 . 2 电机参数的确定 已知 电机电枢电阻 (乃 为 35 0 , 调节 电枢 电压 从 30 到 l o V , 电机 空转 时 ( M = 0) , 测量 电枢 电压 、 电枢电流 、 电机 功 率 , 并 测量 出 l 而 n 搅拌 电机 的转 速值 , 可 计算 出搅拌 电机 反 电 动势 (习值 和搅拌 电机输 出转矩值 ( 此时 城 = 从 ), 从而 确定 电机 常数 . 对 不同转 速下 电机反 电动 势的 实 验 结果 进 行 线 性 回 归 , 得 到直 流 电 机 常 数 (nE/ ) , 其值 为 0 . 13 4 , 相 关 性 系 数 ; = 0 . 9 9 9 . 表 明在 本实 验条件 下 , 用 电测法 测量 电机 的电气 参数 是切 实可行 的 . 3 . 3 搅拌扭矩的测定 把 工 业纯铝 放人柑 祸 中熔化 并通人保护气体 , 升高 到 一定 温度 后 对熔体进 行搅 拌 , 测 出 不 同搅 拌 电 压下 的 电流 强度 和 电机输 出功率 , 从 而 计 算 出搅 拌 扭 矩 和 电 机转 速 ; 并 测 量 在 6 8 0 ℃ 时 , 50 , 10 0和 1 50 V 3 种不 同搅拌电压下 , 搅 拌扭 矩和 时 间的 关系 . 增 粘 过程 的 搅拌扭矩 的试 验 与上 面 类似 , 只是 达 到 试 验 的 温度 后 要 加 人 (质量 分 数) 2 % aC 和 1% M g , 再 对熔体进 行增粘搅 拌 , 同 时测 出 电机各 电气 参数 的变化 . 为 了 研究 时 间对 搅拌 扭矩 的影 响 , 对纯铝 和加人 增粘剂后 , 在温度 为 6 80 ℃ 时测 定 了搅 拌扭 矩 随时 间的变 化 , 并 在 7 6 0 , 7 20 和 6 80 ℃ 研究 了搅拌扭 矩和转 速的关 系 . 每 个 实验 点取 3 次 的平均值计算 . 4 实验结果和讨论 图 2 给出不 同 电压下 搅拌扭矩 和 时间的 关系 . 由 图可 见 , 在 相 同 的 电压下 搅 拌扭 矩 随时 了 一纯铝 _ ` . . . . . …1 1 …1 ǎ日 · 甲之02)轰 1 50 V 二 10 0 V , o U 】 U ’l ~ , 50 丫 se . .叫刀 ’ 。 C 1 1 二 官 · 子 l 。一xà乓 0 2 4 6 t/ n l l n 8 1 0 0 2 4 6 刀m i n 8 1 0 图 2 不同电压下搅拌扭矩与时 间 的关系 (纯铝 , 68 0 ℃ ) 图 3 搅拌扭矩与时间的关系 (68 0 ℃ , 1 0 v )