RU2049328C1 - Process of electro-magneto-acoustic nondestructive test of article - Google Patents
Process of electro-magneto-acoustic nondestructive test of article Download PDFInfo
- Publication number
- RU2049328C1 RU2049328C1 SU4954549A RU2049328C1 RU 2049328 C1 RU2049328 C1 RU 2049328C1 SU 4954549 A SU4954549 A SU 4954549A RU 2049328 C1 RU2049328 C1 RU 2049328C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zone
- test
- plasma
- product
- article
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к методам неразрушающего контроля качества изделий в процессах плазменной металлургии и технологии (напыление, наплавка, нанесение пленок, плазменная очистка и т. д.), а именно к комбинированным способам контроля, в процессе реализации которых не только определяется качество, но и улучшается качество контролируемых изделий при высоких температурах. The invention relates to methods for non-destructive testing of product quality in plasma metallurgy and technology (spraying, surfacing, film deposition, plasma cleaning, etc.), and in particular to combined control methods, during the implementation of which not only quality is determined, but also improved quality controlled products at high temperatures.
Известен способ ЭМА контроля качества спеченных изделий, например изделий порошковой металлургии, заключающийся в подмагничивании изделия постоянным полем, возбуждении электромагнитно-акустическим преобразователем акустических волн на разных частотах и регистрации частоты первого резонанса, отличающийся тем, что с целью повышения точности контроля качества спеченных изделий, изменяют частоту возбуждения электромагнитно-акустического преобразователя, определяют значения частот двух соседних резонансов и по разности этих частот определяют дефектность изделия. A known method of EMA quality control of sintered products, for example, powder metallurgy products, which consists in magnetizing the product with a constant field, excitation of acoustic waves by an electromagnetic-acoustic transducer at different frequencies and recording the frequency of the first resonance, characterized in that in order to improve the accuracy of quality control of sintered products, they change the excitation frequency of the electromagnetic-acoustic transducer, determine the frequency values of two adjacent resonances and the difference between these frequencies limit the defectiveness of the product.
Недостатком этого способа контроля является невозможность повлиять на чистоту материала в процессе контроля. The disadvantage of this control method is the inability to affect the purity of the material in the control process.
Существуют способы рафинирования материала изделий, например электролитические, которые улучшают качество материала (например, меди), но не позволяют судить о качестве улучшения изделия, для этого используют дополнительные способы контроля и контрольные устройства, их реализующие. There are methods for refining material of products, for example, electrolytic, which improve the quality of the material (for example, copper), but do not allow judging the quality of the improvement of the product; for this, additional control methods and control devices that implement them are used.
Известно также плазменное рафинирование, заключающееся в местном перегреве материала плазменной дугой и перемещении ее вдоль материала, причем все примеси сосредотачиваются в районе плазменной дуги, а остывающий материал после прохождения дуги становится чистым без примесей [2]
Однако после такого рафинирования необходимо осуществить еще контроль качества очистки.It is also known plasma refining, which consists in local overheating of the material by the plasma arc and moving it along the material, and all impurities are concentrated in the region of the plasma arc, and the cooling material after passing the arc becomes clean without impurities [2]
However, after such refining, it is necessary to carry out further quality control of cleaning.
Известен способ акустического контроля изделий, где в качестве акустической среды используют плазму, созданную любым известным способом. В этом случае плазма выполняет роль преобразователя колебаний электромагнитного поля в механические колебания, а затем преобразует механические колебания в колебания напряжения и тока [3]
Способ позволяет влиять на качество только поверхностных слоев изделия в процессе контроля и не обеспечивает возможности влиять на глубинные слои материала и тем более на качество всего изделия.A known method of acoustic control of products, where as the acoustic medium using plasma created by any known method. In this case, the plasma acts as a transducer of electromagnetic field oscillations into mechanical vibrations, and then converts the mechanical vibrations into voltage and current fluctuations [3]
The method allows you to affect the quality of only the surface layers of the product in the control process and does not provide the ability to influence the deep layers of the material and even more so on the quality of the entire product.
Целью изобретения является повышение качества изделия в процессе его контроля при высоких температурах. The aim of the invention is to improve the quality of the product in the process of its control at high temperatures.
Это достигается тем, что в способе электромагнитно-акустического контроля изделий, заключающемся в том, что в контролируемом изделии введением через слой плазмы постоянного и переменного электромагнитных полей возбуждают механические колебания, измеряют параметры этих колебаний и по результатам измерения определяют качество контролируемого изделия, изделие в зоне контроля подогревают до температуры расплава. This is achieved by the fact that in the method of electromagnetic-acoustic control of products, which consists in the fact that in a controlled product by introducing a constant and variable electromagnetic fields through a plasma layer, mechanical vibrations are excited, the parameters of these vibrations are measured and the quality of the controlled product, the product in the zone, is determined by the measurement results controls are heated to melt temperature.
Кроме того, при контроле качества монокристаллов в процессе его получения, зону контроля и подогрева перемещают по изделию в направлении от заготовки монокристалла со скоростью роста монокристалла. In addition, when controlling the quality of single crystals in the process of obtaining it, the control and heating zone is moved across the product in the direction from the single crystal preform with a single crystal growth rate.
Сущность способа заключается в следующем. The essence of the method is as follows.
У поверхности изделия в зоне контроля создают плазму любым известным способом [3] и для увеличения плотности плазмы в зоне контроля изделие подогревают до температуры расплава, увеличивая тем самым плотность плазмы за счет электронной и термоэлектронной эмиссии носителей заряда с поверхности изделия и испарения материала, а также увеличивая подвижность частиц материала и примесей, за счет чего последние могут легко перемещаться по объему расплавленного материала и достигать поверхности изделия, а там взаимодействовать с плазмой. Порог ионизации плазмы снижается введением специальных добавок, также как и введением специальных легирующих добавок, улучшающих качество изделия. Plasma is created at the surface of the product in the control zone by any known method [3] and to increase the plasma density in the control zone the product is heated to the melt temperature, thereby increasing the plasma density due to electronic and thermionic emission of charge carriers from the surface of the product and evaporation of the material, as well as increasing the mobility of material particles and impurities, due to which the latter can easily move along the volume of the molten material and reach the surface of the product, and then interact with plasma. The plasma ionization threshold is reduced by the introduction of special additives, as well as the introduction of special alloying additives that improve the quality of the product.
Роль излучателя, преобразователя и приемника колебаний в контролируемой изделии и распространяющихся в нем волн выполняют плазма в переменном электромагнитном поле и ее заряженные частицы (ионы и электроны), колеблющиеся в электромагнитном поле. The role of the emitter, transducer and receiver of oscillations in the controlled product and the waves propagating in it is played by a plasma in an alternating electromagnetic field and its charged particles (ions and electrons) oscillating in an electromagnetic field.
Наличие плазмы в предлагаемом способе контроля позволяет совместить контроль изделия с одновременной его плазменной очисткой. Это позволяет в процессе осуществления технологического процесса при его непрерывном протекании, контролируя все 100% получаемого материала, использовать еще дополнительно и плазменную очистку. The presence of plasma in the proposed control method allows you to combine product control with its simultaneous plasma cleaning. This allows the process to be carried out during its continuous course, controlling all 100% of the material obtained, to use additionally and plasma cleaning.
Метод зонного расплавления металлов и других материалов при плазменной металлургии при перемещении зоны плазмы вдоль поверхности изделия (или его объема) позволяет все примеси сосредоточить в зоне плазмы, оставляя за собой чистый материал после перемещения зоны плазмы вдоль изделия. Конечный участок изделия, где заканчивается технологический процесс, удаляют (отрезают от изделия, так как здесь содержится высокая концентрация примесей). Процесс носит управляемый характер. За счет скорости перемещения плазмы вдоль изделия можно управлять наличием примеси в изделии. The method of zone melting of metals and other materials in plasma metallurgy when moving the plasma zone along the surface of the product (or its volume) allows you to concentrate all impurities in the plasma zone, leaving behind a clean material after moving the plasma zone along the product. The final section of the product, where the process ends, is removed (cut off from the product, since it contains a high concentration of impurities). The process is controllable. Due to the speed of plasma movement along the product, the presence of impurities in the product can be controlled.
В зависимости от знака приложенного потенциала во время контроля осуществляется процесс очистки от примесей (плазменное рафинирование) или процесс насыщения объекта специальными примесями и легирующими добавками по известным методикам плазменной металлургии. Контроль ведут по известным методикам [3] в этой нагретой зоне материала, сдвинув процессы во времени на несколько долей секунд, и ведут управление составом примесей с помощью приложенного напряжения к этим же электродам. Очистку при этом осуществляют тигельным или бестигельным, любым известным методом "зонной плавки"[4] в зоне контроля. При этом образуются три зоны. Зона исходного ("грязного") материала, зона расплавления и контроля, где производится контроль и куда собираются все примеси и дефекты и осуществляется воздействие с помощью контроля, и третья зона очищенный материал. Плавка и контроль реализуются не только в плазме и газовой среде, но и в вакууме. Depending on the sign of the applied potential, during the control, the process of purification from impurities (plasma refining) or the process of saturating the object with special impurities and alloying additives by known methods of plasma metallurgy is carried out. The control is carried out by known methods [3] in this heated zone of the material, shifting the processes in time by a few fractions of seconds, and they control the composition of impurities using the applied voltage to the same electrodes. The cleaning is carried out by crucible or crucible-free, by any known method of "zone melting" [4] in the control zone. In this case, three zones are formed. The zone of the original ("dirty") material, the zone of melting and control, where control is carried out and where all impurities and defects are collected and exposure is carried out by means of control, and the third zone is purified material. Melting and control are realized not only in plasma and gas medium, but also in vacuum.
Контроль обеспечивается испарением материала, эмиссией и термоэмиссией электронов над "зонной плавкой", подобно работе вакуумной радиолампе или лампе накаливания. Тигельной и бестигельной в зоне контроля зонной плавкой очищают изделие и, кроме того, при перекристаллизации с "затравкой" монокристалла получают изделие монокристалл. Отличительной особенностью данного способа является то, что затравка и изделие остаются на месте относительно друг друга, перемещается только зона расплавления и контроля со скоростью роста монокристалла от затравки к противоположному концу изделия. Control is provided by the evaporation of the material, the emission and thermionic emission of electrons above the "zone melting", similar to the operation of a vacuum radio tube or incandescent lamp. Crucible and crucible free in the zone of control zone melting clean the product and, in addition, when recrystallized with the "seed" of the single crystal, the product is a single crystal. A distinctive feature of this method is that the seed and the product remain in place relative to each other, only the melting and control zone moves with the growth rate of the single crystal from the seed to the opposite end of the product.
Перемещение зоны контроля осуществляют тремя путями. Либо при неподвижных электродах перемещают изделие, тогда зона расплава оставаясь под электродами, перемещается на движущемся изделии в сторону противоположную, движущемуся изделию. Либо при неподвижном изделии перемещают зону расплава совместно с электродами контроля над этой зоной. Возможен и комбинированный путь, тогда от сложения перемещения изделия и электродов контроля производительность контроля и чистки увеличится вдвое. The movement of the control zone is carried out in three ways. Or, when the electrodes are stationary, the product is moved, then the melt zone remaining under the electrodes moves on the moving product in the direction opposite to the moving product. Or, when the product is stationary, the melt zone is moved together with the control electrodes over this zone. A combined path is also possible, then from the addition of moving the product and the control electrodes, the monitoring and cleaning performance will double.
Таким образом, контролировать, очищать и улучшать качество изделия можно не только на твердых изделиях, слитых и т.д. но и при разливке сталей, металлов, сплавов, электролитов, различных расплавов, а также при выращивании кристаллов из расплавов, растворов или при газовой эпитаксии кристаллов, например стержней рубина для лазеров и других кристаллов и полупроводников и редких и сверхчистых элементов. Thus, it is possible to control, clean and improve the quality of the product not only on solid products, fused, etc. but also when casting steels, metals, alloys, electrolytes, various melts, as well as when growing crystals from melts, solutions, or during gas epitaxy of crystals, for example, ruby rods for lasers and other crystals and semiconductors and rare and ultra-pure elements.
Нагрев и расплавление узкого участка слитка или трубы осуществляются, например, токами высокой частоты. Число проходов, необходимое для получения заданного качества материала изделия, зависит от исходного материала и распределения примесей в нем. Heating and melting of a narrow section of an ingot or pipe is carried out, for example, by high-frequency currents. The number of passes required to obtain a given quality of product material depends on the starting material and the distribution of impurities in it.
Очистка бестигельной зонной плавкой обеспечивается тем, что расплавленная зона поддерживается поверхностным натяжением. Этими методами: затравки монокристалла, зонной очистки, бестигельной зонной плавки и плазменной очистки, легированием и эпитаксиальным наращиванием и выращиванием монокристалла управляют с помощью комбинированного предлагаемого способа контроля. Cleaning with a crucible-free zone melting is ensured by the fact that the molten zone is supported by surface tension. These methods: seed crystal, zone cleaning, crucible free zone melting and plasma cleaning, doping and epitaxial build-up and growing a single crystal is controlled using the combined proposed control method.
Способ позволяет использовать и эпитаксиальное наращивание кристалла из плазменной газовой среды и из жидкого раствора и расплава (газовая и жидкостная эпитаксия), управляя процессом с помощью комбинированного контроля. Используемый для перемещения изделия МГД принцип имеет побочное действие при контроле изделия с чисткой зонной плавкой. Магнитогидродинамические силы воздействуют на изделие, особенно на расплавленную зону, где частицы материала имеют большую свободу перемещения в жидкой фазе, чем в структуре твердого тела, вызывая интенсивное перемещение этих частиц в расплавленной зоне, их перемешивание и выход на поверхность при перемешивании и движении последовательно всех глубинных слоев расплавленной зоны, где с поверхности при взаимодействии с плазмой уносятся плазмой все всплывшие на поверхность примеси. Остальные примеси равномерно распределяются по объему расплавленной зоны и перемещаются вместе с зоной к концу изделия. The method allows the use of epitaxial crystal growth from a plasma gas medium and from a liquid solution and melt (gas and liquid epitaxy), controlling the process using a combined control. The principle of MHD used to move the product has a side effect in the control of the product with zone melting cleaning. Magnetohydrodynamic forces act on the product, especially on the molten zone, where the particles of the material have greater freedom of movement in the liquid phase than in the structure of the solid, causing intensive movement of these particles in the molten zone, their mixing and exit to the surface when mixing and moving all the deep layers of the molten zone, where all impurities that surfaced on the surface are carried away by the plasma when interacting with the plasma. The remaining impurities are evenly distributed over the volume of the molten zone and move together with the zone to the end of the product.
Контролируя скорость вытягивания и температуру расплава, можно поддерживать диаметр растущего кристалла практически постоянным, что очень важно для труб и орудийных стволов, длинных стержней рубина для лазеров и других приборов. By controlling the speed of drawing and the temperature of the melt, the diameter of the growing crystal can be kept almost constant, which is very important for pipes and gun barrels, long ruby rods for lasers and other devices.
На чертеже показана общая схема осуществления способа комбинированного неразрушающего контроля. The drawing shows a General scheme of the method of combined non-destructive testing.
Вокруг изделия 1, подвергающегося контролю, создают плазму 2 любым известным способом, для чего через инжектор 3 в окружающий изделие газ вводят легкоионизирующие вещества. Инжектор 3 расположен в зоне контроля, где расположены измерительные электроды 4 для подачи и приема электромагнитной энергии и механических колебаний в плазму с помощью серийно выпускаемой аппаратуры. Через инжектор 3 одновременно с легкоионизирующими добавками при необходимости вносятся легирующие вещества, материалы для покрытия и эпитаксии этих покрытий и т.д. Around the article 1 being subjected to control, a
При комбинированном контроле, изделие 1 разделяется на три зоны. Зону 5 твердой фазы после очистки (в том числе после зонной плавки, нанесения покрытий, эпитаксии покрытий, легирования и т.д.), зону 6 комбинированного неразрушающего контроля (с плазменной чисткой, зонной плавкой, легирование и эпитаксией нанесенных покрытий), зону 7 твердой фазы до очистки (в том числе с применением зонной плавки и т.д.). With combined control, the product 1 is divided into three zones.
Глубина зоны 6 при зонной плавке во время очистки, получении монокристалла и т.д. определяется требованием к материалу изделия и к самому качеству изделия, величиной слитка изделия 1 и его размерами. Глубиной зоны 6 при зонной плавке можно производить послойную чистку изделия на любую глубину за несколько проходов путем наращивания глубины зонной плавки и контроля. The depth of
При перемешивании зоны 6 в конец зоны 7 все примеси сосредотачиваются в конце этой зоны, который отрезается и отправляется на начальную переработку, а чистый участок изделия 1, перешедший в зону 5, используется далее по технологии как полезный продукт после очистки или как готовое изделие. When mixing
Нагреватель 8 служит для очистки изделия 1 не только в движущейся плазме 2, но и для создания зоны расплавления в зоне 6 контроля (составляющей единое целое с изделием 1 за счет сил поверхностного натяжения расплава). Нагреватель 8 может быть самых разных принципов действия от факельных горелок до электродугового нагревателя и высокочастотного индуктора, изготавливаемых серийно по известным схемам. The
Инжектор 3, электроды 4, нагреватель 8 (при необходимости) устанавливаются в едином блоке и перемещаются совместно, образуя зону 6 контроля-чистки, которая может быть как в твердой фазе при плазменной чистке (за счет движения плазмы 2 вдоль изделия 1 и за счет разности потенциалов между электродами 4, изделием 1, которая производит движение зарядов в плазме между электродами 4 и изделием 1), так и в жидкой фазе при зонной плавке и других сопутствующих ей технологиях (в том числе при получении монокристалла при перекристаллизации из поликристалла после чистки зонной плавкой в несколько приемов-проходов или несколькими зонами).
Движение плазмы 2 и движение изделия 1 осуществляются любым известным способом, либо при их неподвижности осуществляют перемещение зоны 6. The movement of the
Способ комбинированного неразрушающего контроля осуществляется следующим образом. The method of combined non-destructive testing is as follows.
Вокруг изделия 1, подвергающегося контролю, создают любым известным способом (от термодиссоциации газов, окружающих раскаленный контролируемый слиток, до высокочастотного плазмотрона и даже факельных горелок и т.д.) плазму 2, которая может перемещаться, например, на рольганге. Around the article 1 being subjected to control, a
Через инжектор 3 для снижения порога ионизации вводят в окружающий изделие газ легкоионизирующие присадки, вместе с которыми могут вводиться легирующие материалы, вещества для покрытия, эпитаксиального наращивания покрытия, а также для травления и чистки поверхности. Lightly ionizing additives are introduced into the surrounding product through the
На электроды 4 подают переменное напряжение, в котором имеется постоянная составляющая для создания разности потенциалов, между плазмой 2 и изделием 1. Вследствие перемещения плазмы вдоль изделия и самого изделия 1 в плазме 2, а также разности потенциалов между изделием 1 и плазмой 2, создаваемой электродами 4, происходит взаимодействие зарядов и частиц плазмы на поверхности изделия с частицами материала изделия 1 в зоне 6 контроля. Таким образом, постоянная составляющая производит совместно с плазмой очистку изделия по тому же принципу, что и плазменная очистка. An alternating voltage is applied to the
В зависимости от технологического процесса состав плазмы может меняться от нейтральных газов (аргон, гелий) до агрессивных для эффективного удаления верхнего слоя в среде фрионовой, кислородной плазмы или для восстановления окисленного слоя в среде водородной плазмы (или молекулярном водороде) и т. д. Состав плазмы может меняться от этапа к этапу в технологическом процессе контроля и чистки. Depending on the technological process, the plasma composition can vary from neutral gases (argon, helium) to aggressive ones to effectively remove the upper layer in the environment of frionic, oxygen plasma or to restore the oxidized layer in a medium of hydrogen plasma (or molecular hydrogen), etc. plasma can vary from stage to stage in the process control and cleaning.
Для осуществления контроля наряду с постоянной составляющей на электроды 4 подают еще импульсы, с помощью которых осуществляют ввод колебаний в изделие 1 посредством плазмы 2. Возбуждение импульсов и прием отраженных сигналов осуществляют на серийной аппаратуре по известным методикам, например ЭХО-импульсным методом. For monitoring, along with the constant component, pulses are also fed to the
Кроме того, с помощью импульсов может быть достигнута интенсификация воздействия плазмы на изделие, подвергающееся контролю, или ослабление этого воздействия при чистке или нанесении покрытия подобно плазменной чистке, травлению с последующим нанесением покрытия и легированием материала по известным технологиям. Инжектор 3, электроды 4 устанавливаются в зоне 6 контроля, где установлен и нагреватель 8 для зонной плавки зоны 6 контроля при необходимости получения чистых и особочистых материалов. In addition, with the help of pulses, intensification of the effect of plasma on the product to be inspected, or weakening of this effect when cleaning or coating, like plasma cleaning, etching, followed by coating and alloying of the material using known technologies, can be achieved. The
Нагреватель 8 может быть самой разнообразной конструкции: от факельных нагревателей и горелок, электродуговых нагревателей до высокочастотных индукторов. На чертеже показан нагреватель 8 высокочастотного типа как самый производительный, который может нагревать изделие, помещенное даже в диэлектрический корпус-лодочку из стекла, керамики и т.д. для очистки в вакуумной среде. Футляр-тигель длиной 12-13 м достаточно сделать из тугоплавкой керамики на основе бора с высокими диэлекрическими свойствами (выпускаемой промышленностью) с разъемом вдоль оси для размещения внутри бурильной трубы или орудийного ствола. При этом внутрь трубы или ствола вставляется стержень из той же керамики, что и футляр-тигель.
Если откачать такой футляр до вакуума, то очистку зонной плавкой можно вести не только в газовой среде или в плазме, но и в вакууме, предлагаемый способ это позволяет при том же оборудовании. If such a case is evacuated to vacuum, then zone melting cleaning can be carried out not only in a gaseous medium or in a plasma, but also in a vacuum, the proposed method allows this with the same equipment.
Аналогично кремнию и германию тигельной или бестигельной зонной плавкой очищают изделие и при перекристаллизации с "затравкой" монокристалла получают изделие монокристалл. Similarly, silicon and germanium crucible or crucible-free zone melting clean the product and upon recrystallization with the "seed" of the single crystal, the product is a single crystal.
Во всех случаях контроля с очисткой (в том числе при зонной очистке) зона 6 с электродами 4, инжектором 3 и нагревателем 8 (если он нужен) перемещается относительно изделия 1. Для эффективности процесса и увеличения производительности перемещать можно изделие 1, плазму 2 и зону 6 (со всеми устройствами 4, 3, 8). In all cases of control with cleaning (including zone cleaning),
При комбинированном неразрушающем контроле, сопровождаемом чисткой, контроль и чистку осуществляют путем управления параметрами тока и напряжения, пропускаемыми через плазму 2 с помощью электродов 4, при необходимости энергией нагревателя 8 и его мощностью (ток и напряжение), контролируют форму колебания тока и напряжения (амплитуду и частоту), измеряют их, величиной и формой импульсов и за счет управления качеством и количеством импульсов и постоянной составляющей управляют процессами плазменной металлургии и производят контроль изделия и его материала. When combined non-destructive testing, accompanied by cleaning, control and cleaning is carried out by controlling the current and voltage parameters passed through the
Качественно и количественно управляют параметрами и формой импульсов и постоянной составляющей вводимой в плазму и контролируемое изделие электромагнитной энергией. При высокочастотном индукторе в плазму 2 вводят электромагнитную энергию импульсами и, создавая колебания в плазме, осуществляют контроль, нагрев зоны 6 и очистку изделия 1. Qualitatively and quantitatively control the parameters and shape of the pulses and the constant component of the electromagnetic energy introduced into the plasma and the controlled product. With a high-frequency inductor, electromagnetic energy is introduced into the
После перемещения зоны 6 контроля (в случае всех видов очистки) наблюдается три зоны. Очищенная зона 5 в твердой фазе (даже после зонной плавки), зона 6 комбинированного контроля (при зонной плавке она находится в жидкой фазе под действием нагревателя 8), зона загрязнений или зона 7 примесей в твердой фазе (до зонной плавки), в конце которой после зонной плавки сосредотачиваются все загрязнения и который отрезают после чистки. After moving the control zone 6 (in the case of all types of cleaning), three zones are observed. The cleaned
В случае получения изделия из монокристалла после многократных очисток зонной плавкой к переднему концу изделия 1 присоединяют монокристалл "затравку" и, перемещая зону расплавления вдоль изделия, производят перекристаллизацию из поликристалла в монокристалл. In the case of obtaining a product from a single crystal after repeated purifications by zone melting, a seed crystal is attached to the front end of the product 1 and, moving the melting zone along the product, recrystallization from a polycrystal to a single crystal is performed.
Управление процессом и контроль аналогичны вышеописанному при плазменной очистке изделий и чистке зонной плавкой. The process control and control are similar to those described above for plasma cleaning of products and cleaning with zone melting.
В случае высокочастотного нагревателя 8 все процессы нагрева, контроля и перекристаллизации ведут путем количественного и качественного управления параметрами и формой импульсов и постоянной составляющей индуктора 8. В этом тоже заключается отличие комбинированного контроля от известных способов рафинирования и перекристаллизации. Во всех известных способах получения монокристаллов затравку, вводя в зону расплава, перемещают относительно изделия со скоростью роста монокристалла. В предлагаемом способе и затравка, и изделие, подвергающееся перекристаллизации, остаются на месте относительно друг друга (хотя в пространстве могут перемещаться вместе с футляром-тиглем из керамики), перемещается только зона расплавления со скоростью роста монокристалла от затравки к противоположному концу изделия. In the case of a high-
Такая технология при использовании еще и порошковой металлургии позволяет из порошков окислов железа и других металлов и сплавов и их спеченных полуфабрикатов методом зонной плавки в среде водорода, углерода и других газов и их плазме восстанавливать сверхчистые металлы и сплавы и даже получать по выплавляемым моделям в формах-тиглях любых размеров готовые изделия из порошка, а при необходимости и детали из монокристаллов за несколько проходов зонной плавкой, а затем перекристаллизацией с зародышем монокристалла и получением детали монокристалла булата, а при послойной перекристаллизации получать поликристалл со слоями из монокристаллов (со свойствами булата) и даже получать слоистые сплавы из простых материалов и сплавов со слоями различной толщины. This technology, while also using powder metallurgy, makes it possible to recover ultrapure metals and alloys from the powders of iron oxides and other metals and alloys and their sintered semi-finished products by zone melting in a medium of hydrogen, carbon and other gases and their plasma, and even obtain investment casting in crucibles of all sizes finished products from powder, and, if necessary, parts from single crystals in several passes by zone melting, and then recrystallization with a single crystal nucleus and obtaining the part m wootz single crystal, while receive recrystallization layered polycrystal with layers of single crystal (with the properties of Damascus steel) or even get layered alloys of simple materials and alloys with layers of varying thickness.
Все управление осуществляют через характеристики вводимой электромагнитной энергии и при воздействии на изделие через плазму. Изменение силовых параметров воздействия на изделие (скорость и температура нагрева, скорость перемещения зоны очистки, генерация плазмы и ее параметры и т.д.) и скорости перемещения зоны 6 контроля и действующей на нее вводимой энергии посредством плазмы, в том числе через импульсное воздействие и постоянную составляющую напряжения, ведет к изменению скорости перекристаллизации и связано со скоростью роста монокристалла (при зонной плавке). All control is carried out through the characteristics of the introduced electromagnetic energy and when exposed to the product through the plasma. Change in the force parameters of the impact on the product (speed and temperature of heating, the speed of the cleaning zone, plasma generation and its parameters, etc.) and the speed of movement of the
В качестве дефектоскопической аппаратуры при лабораторных опытах использовались различные блоки дефектоскопов УД10-УА и УД2-12, ДУК-66 в различных сочетаниях. Чаще всего применялись генераторные и усилительные блоки этих приборов, имеющих блочную конструкцию. In laboratory experiments, various flaw detector units UD10-UA and UD2-12, DUK-66 in various combinations were used as flaw detection equipment. Most often, generator and amplifier blocks of these devices with a block design were used.
Использование данного способа контроля позволяет качественно изменить технологический процесс. Using this control method allows you to qualitatively change the process.
Упрощается процесс легирования и нанесения покрытия, поскольку процесс идет одновременно с контролем и качество материала все время находится под проводимым (одновременно с легированием) контролем, при этом все время делается необходимая корректировка по количеству вносимых легирующих или наносимых на поверхность элементов, а также по величине воздействующих на плазму, зону расплава или поверхность изделия импульсов электромагнитной энергии. The process of alloying and coating is simplified, since the process goes along with control and the quality of the material is constantly under control (simultaneously with alloying), while the necessary adjustment is constantly made in terms of the number of alloying or surface-applied elements, as well as the magnitude of the acting on the plasma, the melt zone or the surface of the product pulses of electromagnetic energy.
Кроме того, преимуществом комбинированного способа контроля является разнообразие материалов получаемых пленок диэлектрики, металлы, в том числе и тугоплавкие, многокомпонентные соединения. In addition, the advantage of the combined control method is the variety of materials of the obtained films, dielectrics, metals, including refractory, multicomponent compounds.
Способ позволяет получить с помощью известных технологий зонной бестигельной плавки изделия и заготовки (трубы и орудийные стволы, слитки для прокатки брони и т.д.), близкие по свойствам к булатным сталям, и особо химически чистые материалы при перекристаллизации после чистки из поликристаллов в монокристаллы, а также получать изделия целиком из чистого монокристалла, контролируя и управляя всеми этими процессами на любом этапе технологии. The method allows to obtain products and billets (pipes and gun barrels, ingots for rolling armor, etc.) that are close in properties to damask steels and especially chemically pure materials upon recrystallization after cleaning from polycrystals to single crystals using known technologies of zone crucibleless melting , and also to receive products entirely from a pure single crystal, controlling and managing all these processes at any stage of the technology.
Ни один из известных методов контроля, в том числе и прототип, не позволяет в процессе контроля управлять контролируемыми параметрами и корректировать технологический процесс по результатам контроля в ту или иную сторону. Предлагаемый способ комбинированного контроля позволяет осуществить это и устраняет появление брака в технологическом процессе. None of the known control methods, including the prototype, allows controlling the controlled parameters and adjusting the technological process according to the control results in one direction or another in the control process. The proposed method of combined control allows this and eliminates the appearance of marriage in the process.
Предлагаемый способ контроля может быть использован для осуществления безлюдных технологий. The proposed control method can be used to implement unmanned technologies.
Кроме того, предлагаемый способ комбинированного неразрушающего контроля совместно с методами плазменной металлургии и привлечением порошковой металлургии позволяет получить из порошков окислов железа и других металлов и сплавов сверхчистые материалы, сплавы и монокристаллы по прямой технологии, порошковый полуфабрикат окислов и методом зонной плавки в среде водорода или углерода и их плазме восстанавливать сверхчистые металлы и сплавы и даже получить по выплавляемым моделям в формах-тиглях готовые изделия из засыпаемого в них порошка, а при необходимости и детали из монокристаллов за несколько проходов зонной плавкой и затем перекристаллизацией с зародышем монокристалла для получения монокристалла булата или при послойной перекристаллизации получить поликристалл со слоями из монокристаллов со свойствами булата. In addition, the proposed method of combined non-destructive testing together with methods of plasma metallurgy and the attraction of powder metallurgy makes it possible to obtain ultrapure materials, alloys and single crystals from powders of iron oxides and other metals and alloys by direct technology, powder prefabricated oxides and zone melting in hydrogen or carbon and their plasma, to restore ultrapure metals and alloys and even to obtain finished products from the pore filled in with them using lost-wax models in crucible forms shka, and if necessary, parts of single crystals for several passes and then zone melting recrystallization of the single crystal embryo to produce a single crystal Damascus steel or recrystallization to obtain layered polycrystal with layers of single crystals with the properties of Damascus steel.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4954549 RU2049328C1 (en) | 1991-05-05 | 1991-05-05 | Process of electro-magneto-acoustic nondestructive test of article |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4954549 RU2049328C1 (en) | 1991-05-05 | 1991-05-05 | Process of electro-magneto-acoustic nondestructive test of article |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2049328C1 true RU2049328C1 (en) | 1995-11-27 |
Family
ID=21584054
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4954549 RU2049328C1 (en) | 1991-05-05 | 1991-05-05 | Process of electro-magneto-acoustic nondestructive test of article |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2049328C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115463873A (en) * | 2022-07-11 | 2022-12-13 | 贵阳铝镁设计研究院有限公司 | Compaction cleaning device and method for detection of massive metal samples |
-
1991
- 1991-05-05 RU SU4954549 patent/RU2049328C1/en active
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1270524, кл. G 01N 29/04 ,1987. * |
2. Политехнический словарь, М., 1980, с.328. * |
3. Авторское свидетельство СССР N 1745044, кл. G 01N 29/04, 1989. * |
4. Материалы в приборостроении и автоматике. Справочник. /Под ред. Ю. М. Патина. М., 1969, с.233-236, 237, 239, рис. 8 и 10. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115463873A (en) * | 2022-07-11 | 2022-12-13 | 贵阳铝镁设计研究院有限公司 | Compaction cleaning device and method for detection of massive metal samples |
CN115463873B (en) * | 2022-07-11 | 2023-08-25 | 贵阳铝镁设计研究院有限公司 | Compaction cleaning device and method for block metal sample detection |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106987838B (en) | Laser cladding device and method for removing air holes/inclusions of laser cladding layer | |
Huang et al. | Microstructure and interface interaction in laser induction hybrid cladding of Ni-based coating | |
EP1045216A2 (en) | Melting method using cold crucible induction melting apparatus, tapping method and apparatus, and titanium and titanium alloy produced using the apparatus | |
JPS63149337A (en) | Method for induction melting of reactive metal charge | |
RU2049328C1 (en) | Process of electro-magneto-acoustic nondestructive test of article | |
Zhao et al. | Laser cladding of IN625 superalloy assisted by hybrid ultrasonic-electromagnetic field | |
Chen et al. | Characterization of LaB6–ZrB2 eutectic composite grown by the floating zone method | |
TWI411708B (en) | Method of solidification of a non-metallic melt | |
US3602595A (en) | Method of and apparatus for generating aerosols by electric arc | |
US3582604A (en) | Method of plasma treatment of metals | |
Abernethy et al. | Growth of yttrium iron garnet single crystals by the floating zone technique | |
Kravtsov | Development of silicon growth techniques from melt with surface heating | |
US6210478B1 (en) | Refining and analysis of material using horizontal cold-crucible induction levitation melting | |
US3124633A (en) | Certificate of correction | |
CN116147340A (en) | Metal or graphite crucible, preparation method thereof and smelting method using same | |
Modenesi et al. | Introduction to the physics of the electric arc and its application to the welding of metals | |
JPH07267624A (en) | Purification of silicon and apparatus therefor | |
RU2144096C1 (en) | Method of treatment of surfaces of articles by arc discharge in vacuum | |
Kneip et al. | Floating zone purification of zirconium | |
CN106756815A (en) | A kind of magnetic filter for cathodic arc ion plating | |
SU1227280A1 (en) | Method of cleaning the surface of metal articles | |
RU2145643C1 (en) | Method and device for treatment of surfaces by arc discharge in vacuum | |
Burkhanov et al. | Low-alloyed molybdenum single crystals: preparation, structure and properties | |
JPH075288B2 (en) | Method for purifying divided silicon under plasma | |
SU935235A1 (en) | Method of plasma-working of slab surface |