Технологія одержання шихтової заготовки з ливарних відходів жароміцних корозійностійких сплавів для виробництва лопаток ГТД - Автореферат

Фізико-технологічний інститут металів та сплавів ТЕХНОЛОГІЯ ОДЕРЖАННЯ ШИХТОВОЇ ЗАГОТОВКИ З ЛИВАРНИХ ВІДХОДІВ ЖАРОМІЦНИХ КОРОЗІЙНОСТІЙКИХ СПЛАВІВ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ЛОПАТОК ГТДНауковий керівник: доктор технічних наук Ладохін Сергій Васильович, Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України , м. Захист відбудеться 15.04.2004 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.232.01 при Фізико-технологічному інституті металів та сплавів НАН України за адресою: 03680, м. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Фізико-технологічного інституту металів та сплавів НАН України за адресою: 03680, м. При сумісній плавці плавлення шихти і перегрів розплаву забезпечуються індукційним нагрівом, а рафінування від неметалевих включень проходить шляхом їх видалення під впливом високих температур за рахунок електронно-променевого нагріву. На першому етапі відходи рафінуються методом направленої кристалізації або сумісною плавкою з одержанням мірних шихтових заготовок, а на другому етапі ці заготівки переплавляються сумісною плавкою з одержанням лопаток.Однак таким чином можна використовувати тільки ті відходи, що не мають відхилень від необхідного хімічного складу сплаву і не містять екзогенних неметалевих включень (матеріали футерівки плавильних агрегатів, ливарних форм та стрижнів). Робота виконана згідно з планами науково-дослідних робіт Фізико-технологічного інституту металів і сплавів НАН України за темами 1.6.5.393 “Розробка і дослідження нових технологічних процесів вакуумної плавки жароміцних нікелевих сплавів з використанням сумісного індукційного та електронно-променевого нагріву і створення устаткування для їхньої реалізації” (1995-2000 р., № ДР 0197U009248) і 1.6.5.488 “Дослідження технологічного процесу рафінування відходів жароміцних сплавів авіаційних ГТД з використанням сумісної індукційної та електронно-променевої плавки та отримання з них виробів методом лиття за моделями, що виплавляються” (2000-2002 р., № ДР 0102U002165). Метою роботи є розробка технологічного процесу одержання шихтових заготовок з відходів жароміцних корозійностійких сплавів з забезпеченням у них властивостей, які відповідають вимогам сплавів для виробництва лопаток ГТД. розроблено та науково обґрунтовано раціональні технологічні схеми очищення від неметалевих включень відходів сплавів з використанням різних методів вакуумного переплаву та їх повернення як мірних шихтових заготівок для подальшого використання у виробництві лопаток ГТД; Встановлено, що для ефективного процесу видалення неметалевих включень при сумісній індукційній та електронно-променевій плавці відходів досліджених жароміцних сплавів питома потужність нагріву у фокальній плямі діаметром 20 мм повинна бути в межах (4,5…4,8)?103 Вт/см2, а оптимальний час обробки розплаву стандартної шихтової заготовки масою до 10 кг складає 240...320 с.Наведено характеристику цих сплавів, проаналізовано структурну стабільність сплавів з позиції присутності в них домішок, розглянуто існуючі технологічні схеми плавки і лиття жароміцних сплавів і проведений аналіз їхніх переваг і недоліків. Показано, що вауумно-індукційна плавка, яка в даний час є основним методом одержання жароміцних сплавів для лопаток ГТД, забезпечує достатньо ефективну очистку металу від газів і деяких домішок. Схема, яка наведена на рис.1,а, передбачає переплав відходів на першому етапі методом вакуумно-термічної плавки з направленою кристалізацією (ВТПНК), а на другому - методом вакуумно-індукційної плавки (ВІП) або сумісної вакуумно-індукційної та електронно-променевої плавки (ВІП ЕПП). По другій технологічній схемі (рис.1,б) відходи на першому і другому етапах переплавляються методами ВІП або ВІП ЕПП у різних комбінаціях з метою встановлення найбільш ефективного варіанта рафінування. Визначення вмісту основних компонентів і домішок у сплавах проводили хімічним методом за стандартними методиками; мікролегуючі домішки РЗМ, кальцію і магнію контролювали хіміко-спектральним методом з точністю 0,001%.При сумісній плавці кондиційних відходів особливістю використання електронно-променевого нагріву є те, що він проводиться на заключній стадії процесу перед зливанням металу у форму. Плавки кондиційних відходів проводили за всіма трьома показаними схемами, тобто ВІП®®ВІП, ВІП®®(ВІП ЕПП), (ВІП ЕПП)®®(ВІП ЕПП), що дало можливість провести порівняльний аналіз ефективності різних схем рафінування. Завдання електронно-променевого нагріву при сумісній плавці полягає в тому, щоб забезпечити локальний перегрів розплаву до температури, при якій реалізується така ж зміна структури і властивостей сплаву, яка має місце при термочасовій обробці (ТЧО) розплаву в процесі ВІП. Розрахунки показують, що для локального нагріву рідких сплавів ЧС70ВІ і ЧС88УВІ в зоні фокальної плями до 2000...2100°С потужність електронного променя повинна складати 14...15 КВТ, а час одноразової високотемпературної обробки розплаву масою 7 кг - близько 80 с.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ