Спосіб електронно-променевого оплавлення поверхні циліндричних злитків

Спосіб електронно-променевого оплавлення поверхні циліндричних злитків, що включає нагрівання електронними променями поверхні злитка, формування ванни рідкого металу уздовж його твірної і обертання злитка навколо його горизонтальної осі, який відрізняється тим, що наводять ванну рідкого металу під кутом до вертикаль ної площини, що проходить через вісь злитка, і підтримують її під цим кутом на довжині дуги по поверхні злитка, рівною L = (2 3)[i + (i/k(k+2))]-h (1), к= 4ра?.(тпл - Т с е р ) cqDV (2), q - питома потужність, кВт/м , h - задана глибина обплавлення, м, а - коефіцієнт температуропровідності, /с, X - коефіцієнт теплопровідності, Вт/м-К, Т пл - температура плавлення металу, К, ТСЄр - середня температура злитка, К, V - швидкість обертання злитка, об/с, D - діаметр злитка, м, р - густина металу, кг/м3, а - поверхневий натяг рідкого металу, Н/м О Винахід відноситься до виробництва злитків і відливок методами спеціальної електрометалургії та оброблення їх поверхні концентрованим джерелом нагрівання з метою усунення металургійних дефектів, без проведення механічної обробки перед наступним переділом Відомий спосіб електронно-променевого оплавлення, при якому на поверхні злитка наводять ванну рідкого металу обмежених розмірів і переміщують її по поверхні по спіральній траєкторії [1] Недоліками данного методу являються нерівномірність проплавлення і нерівності поверхні на межі учасників переплавляємих електронним променем при його зміщенні відносно злитка, що потребує додаткової механічної обробки, можливість виникнення термічних тріщин і коробления злитків із складнолегованих сплавів, низька продуктивність процесу Відомий спосіб електронно-променевого оплавлення, який проводять плоским, або лінійнорозгорнутим променем, причому його фокальне п'ятно витягнуте на всю довжину злитка Після оплавлення доріжки розміщеної уздовж злитка, його повертають так, що зона повторного оплавлення трохи перекриває зону попереднього 3 метою гарантованого видалення дефектів оплавлення проводять за декілька обертів злитка [1] Недоліками способу являються виникнення нерівностей /гребнів/ на поверхні злитка при зміщенні зони повторного оплавлення, виникнення термічних тріщин та усадочних пустот в оплавленому шарі металу, низька продуктивність процесу Найбільш близьким по технологічній сутності являється спосіб електронно-променевого оплавлення, при якому фокальне п'ятно витягнуте на всю довжину злитка [1] Недостатком способу є те, що неможливо забезпечити задану глибину оплавлення поверхневого шару зливків і тим самим гарантувати видалення дефектів, а також виключити при цьому проливи ванни рідкого металу 1 Заборонок Г І , Зеленцов Т И , Рожнин А С и др «Электронная плавка металлов» М , Металлургия, 1972 с 322-329 Задачею винаходу являється забезпечення (О о (О 46061 заданої глибини оплавлення поверхневого шару злитка і запобігання при цьому проливів рідкого металу з розплавленої ванни Поставлена задача вирішується таким чином» що в відомому способі оплавлення поверхневого шару злитків, включаючому нагрівання електронними променями поверхні злитка, формування ванни рідкого металу уздовж його твірної і обертання злитка навколо його горизонтальної осі, наводять ванну рідкого металу під кутом до вертикальної площин, що проходить через вісь злитка і підтримують її під цим кутом на довжині дуги по поверхні злитка рівною (1) L = (2 3)[i + (1/k(k+2))]-h 4раЯ,(Тпп-Тсер) Де К = (2) aqD-V 2 q - питома потужність нагрівання Вт/м , h - задана глибина оплавлення, м, z а - коефіцієнт температуропроводності, Ic, Т пл - температура плавлення металу, К, ТСЄр - середня температура злитка, К, V - швидкість обертання злитка, об/с, D - діаметр злитка, м, р - густина металу, кг/м2, a - поверхневий натяг рідкого металу, Н/М, Оплавлення поверхні злитків по даному способу проводять наступним чином Оплавляємий злиток укладають на валки з приводом обертання і завантажується в плавильну камеру Герметизують і вакуумують установку При досягненні тиску в камері плавки (1,33 6,66/ х 10 1 Па включають накал електронних гармат і з допомогою електронномагнітнйх лінз фокусують промені на боковій поверхні злитка уздовж його твірної під заданим кутом до вертикальної площини, яка проходить через вісь злитка Включають привід обертання і, підвищуючи потужність, наводять ванну рідкого металу на поверхні злитка на довжині дуги, визначеної із виразу [1] Встановлюють ВІДПОВІДНІ значення параметрів процесу, потужності і швидкості обертання і проплавляють поверхневий шар металу на задану глибину, підтримуючи при цьому ванну рідкого металу на поверхні злитка в діапазоні розрахункових значень, таким чином, щоб передній фронт твердіння знаходився на вершині злитка Приклад, Оплавлення бокової поверхні циліндричних зливків проводилось в електроннопроменевій установці УЭ 182М, яка оснащена шістьма електронними гарматами і механізмом обертання /валки з приводом/ Оплавленню підлягали, злитки титану і його сплавів у ВІДПОВІДНОСТІ З ОПИСОМ викладеним у заявці По відомому виразу [1] визначались оптимальна ширина і положення ванни рідкого металу з урахуванням теплофізичних властивостей металу Товщина оплавленого шару на боковій поверхні злитка перевищувала глибину залягання дефектів, яка в, злитках, одержаних методом ЕЛЛ становить 2 6мм Повне оплавлення поверхні злитка виконувалось за 1 оберт Технологічні режими оплавлення злитків титану приведені в табл Таблиця Режими оплавлення зливків титану ШвидПитома по- кість Ширина Глибина КІЛЬКІСТЬ Спосіб Розмір злитВихід приобер- ванни Матеріал тужність Примітка ванни, обертів, І плавки ка, 0 х L, мм датного, % 2 тання кВт/см мм мм шт |хв 1 Прототип 165x970 ВТІ-0 0,26 12 4 3 98,0 пролив 400х1980 ВТІ-0 0,60 12 6 3 99,0 Заявлений 415x330 ПТЗВ 0,75 12 42 12 1 99,8 430х1180 ПТЗВ 0,80 12 45 12 1 99,8 400х1950 ВТІ-0 0,72 12 36 10 1 99,9 400 х 2000 ВТІ-0 0,70 12 ЗО 10 1 99,9 Приведені дані підтверджують досягнення поставленої мети і показують, що використання даного способу дозволяє підвищити вихід придатного металу ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71