Розробка устаткування і технології отримання порожнистих зливків великого діаметру з титанових сплавів методом електронно-променевої плавки - Автореферат
Опис процесів теплопередачі в зливках при електронно-променевій плавці з проміжною ємністю. Умови кристалізації порожнистих зливків титанових сплавів. Процеси рафінування при плавці зливків методом електронно-променевої плавки з проміжною ємністю.
Аннотация к работе
НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ Інститут електрозварювання ім. АВТОРЕФЕРАТ на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук Розробка обладнання та технології отримання порожнистих зливків великого діаметру з титанових сплавів методом електронно-променевої плавки Робота виконана в Інституті електрозварювання ім.При сучасному стані техніки і технології якнайповніше відповідають цим вимогам впровадження прогресивних методів плавки сплавів в сферу виробництва початкових заготовок і, в першу чергу, для таких виробів, де найбільш великі відходи металу і витрати по переробці. Титан і його сплави володіють поєднанням високих механічних властивостей, корозійної стійкості і щільності. Останнім часом було здійснено низку успішних спроб застосування для виробництва титанових труб зливків електронно-променевої плавки з проміжною ємністю (ЕППЄ). Наукова новизна роботи полягає у наступному: Вперше визначено температурне поле для порожнистого зливка титанового сплаву Ti-6Al-4V Ш600/200 мм в процесі електронно-променевої плавки з урахуванням двох охолоджувальних поверхонь. Вперше визначено оптимальні умови кристалізації порожнистого зливка титанового сплаву Ti-6Al-4V Ш600/200 мм (потужність рівномірного електронно-променевого нагріву вільної поверхні зливка 120 КВТ, продуктивність плавки »140 кг/год), що гарантують отримання в зливку гомогенної рівновісної структури.У введенні обґрунтовано актуальність теми дисертації, сформульовано мету роботи і визначено основні завдання дослідження, описано обєкт і методи дослідження, викладено наукову новизну і практичну цінність отриманих результатів з урахуванням особистого внеску автора. Проведено огляд науково-дослідних робіт в області технології виробництва безперервнолитих порожнистих зливків різних розмірів і хімічного складу, призначених для виготовлення безшовних труб.Обігрів порожнистого зливка в кристалізаторі проводився електронними променями таким чином, що енергія променя W1 обігрівала поверхню порожнистого зливка навколо дорну W2 - поверхню зливка, що контактує з робочою поверхнею кристалізатора, а W3 - центральну частину поверхні зливка (рис.3). У третьому розділі запропоновано математичну модель перенесення тепла у порожнистому зливку, який формується, при електронно-променевій переплавці з проміжною ємністю. Розраховано режими електронно-променевого нагріву зливка з внутрішнім діаметром 200 і зовнішнім діаметром 600 мм титанового сплаву Ti-6Al-4V, які дозволяють досягти при плавці твердо-рідкого стану поверхні зливка, сприяючого утворенню в зливку гомогенної рівновісної структури. Для визначення оптимальних теплофізичних умов формування зливка були проведені розрахунки в рамках математичної моделі теплових процесів в циліндричному зливку, адаптованої для порожнистого зливка (рис.3). У використаній математичній моделі рідкий метал зливається в кристалізатор порціями, а зливок витягується періодично.Застосування для виробництва труб порожнистих зливків дозволяє підвищити продуктивність станів у порівнянні з традиційними методами гарячого пресування і гарячої прокатки, а також розширити сортамент за рахунок збільшення діаметру труби і включення в нього труб з високолегованих важкодеформуємих титанових сплавів. Математична модель перенесення тепла у зливку при електронно-променевій плавці з проміжною ємністю суцільних зливків була адаптована для випадку порожнистих. Встановлено залежність умов кристалізації титанового порожнистого зливка від потужності і конфігурації електронно-променевого нагріву і величини порцій рідкого металу. Розраховано режими електронно-променевого нагріву порожнистого зливка з внутрішнім діаметром 200 і зовнішнім діаметром 600 мм титанового сплаву Ti-6Al-4V, які дозволяють досягти при плавці твердо-рідкого стану поверхні порожнистого зливка, сприяючого виникненню в зливку гомогенної рівновісної структури. Встановлено, що існує критична продуктивність плавки (для зливка із зовнішнім діаметром 600 мм - 150 кг/год), при якій починає різко зростати глибина рідкофазної зони.