Уникальность
Реферат на тему: Оборудование и технология электронно-лучевой горнисажной плавки
Аа
28633 символов
Категория
Металлургия
Тип работы
Реферат

Оборудование и технология электронно-лучевой горнисажной плавки

Введение

Современный уровень развития различных отраслей промышленности диктует определённые требования к производству металлов и сплавов. Конкурентоспособность технологий и продукции обеспечивается за счет получения высококачественных изделий и полуфабрикатов с низкой себестоимостью, которая, в свою очередь, зависит от количества затраченных энергоресурсов и безвозвратных потерь.
Экономически выгодной альтернативой для производства различных изделий может быть качественное литье с контролируемым комплексом структурно-механических свойств получаемого продукта. Такие цели достигаются при комплексном подходе использования принципов структурной наследственности, физической обработки расплавов, модифицирования, контролированной кристаллизации и т.д.
Титан и сплавы на его основе относятся к ряду современных и наиболее перспективных материалов в машиностроении, энергетике, авиакосмической промышленности, медицине, архитектуре и прочих сферах. Получение титана и его сплавов, не смотря на свою важность, относительно небольшую историю и значительную перспективность, не ограничивается «нано»-производственными мощностями, а является полноценным промышленным звеном государственной промышленности.
Электронно-лучевое воздействие на металлы, приводящее к их нагреву, плавлению и испарению, как новое технологическое направление в области обработки материалов интенсивно развивается с середины XX в.
Следовательно, получение дешевых и качественных готовых изделий и полуфабрикатов из титана и его сплавов можно рассматривать как важную промышленную задачу.


1.Техника и технология электронно-лучевой плавки
Впервые возможность плавить металл электронным лучом была доказана еще в конце прошлого века. Первые слитки чистого тантала и других металлов, выплавленные с помощью электронно-лучевого нагрева, были получены в начале XX века. Однако только в 50-х годах бурное развитие аэрокосмической и атомной техники, для которых требовались качественно новые конструкционные материалы, привело к разработке и промышленному использованию электронно-лучевых технологий (плавка, сварка, нанесение покрытий и т. п.). С тех пор объемы выплавляемого методом ЭЛП металла непрерывно возрастают. Возрастающее использование технологии ЭЛП обусловлено исключительно высоким качеством металла, часто не достигаемом другими методами плавки.
Классической схемой электронно-лучевой плавки является прямой переплав расходуемой заготовки непосредственно в медный водоохлаждаемый кристаллизатор, где происходит затвердевание металла (рис. 1).

Рисунок 1- Принципиальная схема электронно-лучевой установки: 1 —вакуумная камера с водоохлаждаемым кожухом; 2 — электронные пушки; 3 — источник высокого напряжения и система управления разверток лучей; 4 — система загрузки сплавляемой заготовки; 5 — вакуумная система; 6 — технологическая оснастка; 7 — механизм вытягивания слитка; 8 — поддон; 9 — слиток

Рисунок 2- Технологические схемы электронно-лучевой плавки непосредственно в кристаллизатор: а — ЭЛП с вертикальной подачей расходуемой заготовки; б — ЭЛП с горизонтальной подачей расходуемой заготовки
В настоящее время существует большое количество технологических схем электронно-лучевой плавки как непосредствен но в кристаллизатор (рис. 2), так и с применением промежуточной емкости (рис. 3).
Использование этих технологических схем позволяет подавать в зону плавки расходуемую заготовку и вертикально, и горизонтально, а также переплавлять нескомпактированную шихту. Особенно перспективными представляются технологические схемы электронно-лучевой плавки с промежуточной емкостью, которые позволяют практически полностью разделить процессы плавления и рафинирования, протекающие в промежуточной емкости, и затвердевания металла в кристаллизаторе. А это, в свою очередь, дает возможность более полно использовать одно из преимуществ процесса ЭЛП — плавное и в широких пределах изменение мощности электронного пучка и конфигурации зон нагрева. Создавая на поверхности слитка или расплава в кристаллизаторе температурные поля специального профиля, можно эффективно влиять на процессы кристаллизации металла.
Различные схемы плавки, кроме конструкционных, имеют и технологические особенности. Так, вертикальная подача расходуемой заготовки снижает потери металла на испарение и улучшает условия рафинирования, а горизонтальная подача расходуемой заготовки расширяет технологические возможности установки, снимая требования к механической прочности электрода, что позволяет использовать даже нескомпактированную шихту.

Рисунок 3- Технологические схемы электронно-лучевой плавки с промежуточной емкостью: а —- ЭЛП с горизонтальной подачей одной расходуемой заготовки; б — ЭЛП с одновременной подачей трех расходуемых заготовок
Кроме переплавных процессов, перспективна также технология электронно-лучевой гарнисажной плавки и литья, при которой накопленный в специальной емкости металл сливается не в проходной кристаллизатор, а в фасонные формы. При этом для увеличения объема сливаемого металла, как правило, используют дополнительный индукционный нагрев и электромагнитное перемешивание жидкого металла. Основная тенденция в развитии оборудования для реализации технологии ЭЛП — создание больших многофункциональных электронно-лучевых установок мегаваттного класса, рассчитанных на выплавку слитков весом 5 тонн и более.
2. Особенности электронного нагрева
Электронно-лучевой нагрев происходит за счет превращения кинетической энергии электронов, разгоняемых в электрическом поле до высоких скоростей, в тепловую энергию при торможении электронов о поверхность твердого тела или жидкого металла. При этом часть электронов отражается, остальная часть поглощается металлом, кинетическая энергия поглощенных электронов преобразуется в тепловую и энергию рентгеновского излучения.
Поток электронов создается специальным устройством -электронной пушкой, в которой имеется катод, являющийся источником электронов. Вылетающие из нагретого вольфрамового катода пушки электроны ускоряются в поле высокого напряжения (20-40 кВ), приложенного между катодом и анодом. Необходимая для нагрева металла плотность потока электронов достигается с помощью фокусирующей электромагнитной системы пушки. Таким образом, в электронной пушке происходит испускание, ускорение и фокусирование электронов в плотный пучок, называемым электронным лучом.

Рисунок 4- Схема явлений, происходящих при электронно-лучевом нагреве металла
При столкновении электронов с поверхностью не вся их энергия передается металлу, т.е. преобразуется в теплоту (рис. 4). Часть электронов отражается, унося с собой часть энергии, потери мощности электронного луча в результате отражения электронов могут достигать 20 % мощности бомбардирующего электронного пучка. Но наиболее заметные потери мощности могут происходить на пути электронного пучка от катода до поверхности металла. Эти потери слагаются из потерь энергии отдельных электронов при столкновении их с частицами газа и потерь, возникающих в результате взаимодействия электронного пучка в целом с ионизированным остаточным газом.
Потери энергии электронного луча происходят как на пути следования его от катода к нагреваемой поверхности, так и непосредственно при бомбардировке металла (рис

Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы

Автор работы
4.9
Андрей Машков
Металлургия
419 заказов
Образование
Рекламная площадка позиционирует маркетинг. Имидж охватывает ребрендинг. Выставочный стенд тормозит сублимированный анализ зарубежного опыта.
Отзывы
05.11.2021
Спасибо огромное, сдал на отлично!
обратиться
Больше отзывов
Статьи по теме
Больше рефератов по металлургии:

Длительная прочность металлов

Аа
27868 символов
Металлургия
Уникальность

Термомеханическая обработка металла: виды, характеристики

Аа
23513 символов
Металлургия
Уникальность

Горячая объемная штамповка

Аа
47209 символов
Металлургия
Уникальность
Все Рефераты по металлургии
Закажи реферат

Наш проект является банком работ по всем школьным и студенческим предметам. Если вы не хотите тратить время на написание работ по ненужным предметам или ищете шаблон для своей работы – он есть у нас.