RU2118243C1 - Способ электронно-лучевой наплавки - Google Patents
Способ электронно-лучевой наплавки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2118243C1 RU2118243C1 RU93055909A RU93055909A RU2118243C1 RU 2118243 C1 RU2118243 C1 RU 2118243C1 RU 93055909 A RU93055909 A RU 93055909A RU 93055909 A RU93055909 A RU 93055909A RU 2118243 C1 RU2118243 C1 RU 2118243C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electron beam
- build
- deposited
- built
- electron
- Prior art date
Links
Landscapes
- Welding Or Cutting Using Electron Beams (AREA)
Abstract
Использование: наплавка электронным лучом преимущественно тел вращения. Сущность изобретения: в способе электронно - лучевой наплавки зону оплавления создают лучом с разверткой в виде нескольких параллельных линий, а наплавляемый порошковый материал подают в зону первой линии развертки в направлении перемещения изделия. При наплавке тел вращения развертку выполняют в виде двух линий, параллельных образующей направляемой поверхности, с расстоянием между ними L = KP/dлl, где L - расстояние, мм; P - мощность электронного луча, кВт; dл - эффективный диаметр луча на поверхности обрабатываемого изделия, мм; l - величина развертки электронного луча вдоль образующей на поверхности обрабатываемого изделия, мм; K - коэффициент пропорциональности, мм3/ кВт. Способ позволяет снизить вложение тепловой энергии в процессе наплавки и увеличить эффективность порошкового материала. 1 з.п. ф-лы.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области обработки изделий электронным лучом, в частности к наплавке тел вращения.
Известен способ электронно-лучевой наплавки, при котором создают на поверхности обрабатываемого изделия зону оплавления с помощью электронного луча и подают в эту зону расходуемый материал в виде проволоки или ленты (см. ж. "Сварочное производство" N 3, 1984, с. 16-17 или N 4, 1984, с. 25-27). Однако промышленное изготовление ленты или проволоки из твердосплавных материалов для износостойкой наплавки деталей затруднено из-за их высокой хрупкости (ж. "Металловедение и термическая обработка металлов", N 7, 1978, с. 58).
Известен также способ электронно-лучевой наплавки тел вращения, при котором создают на поверхности тела вращения зону оплавления с помощью электронного луча, развернутого в линию по участку образующей, подают порошковый материал в зону оплавления и придают обрабатываемому изделию вращательно-поступательное перемещение (см. "Материалы XI Всесоюзной научно-технической конференции по электронно-лучевой сварке" в г. Николаеве. - Л.: Судостроение, 1991, с. 58-59 - прототип).
Благодаря использованию порошкового расходуемого материала легко решается проблема подбора необходимого состава и эксплуатационных свойств наплавляемого слоя. Однако в указанном способе нерационально используется порошковый материал и энергия электронного луча. Критерием эффективности использования расходуемого материала является отношение количества порошка, остающегося на наплавляемой детали к полному расходу порошкового материала. Мощность же электронного луча необходимо свести к минимуму не только ради экономии электроэнергии, а прежде всего в целях снижения деформаций наплавляемого изделия.
В ходе наплавки порошковым материалом приходится решать следующие задачи: создать жидкую ванну на поверхности изделия, оплавить подаваемый порошковый материал, добиться того, чтобы весь порошковый материал остался на поверхности наплавляемого изделия, добиться хорошего переплава и равномерности наплавляемого слоя, не увеличивать мощность электронного луча сверх меры с точки зрения допустимых деформаций изделия.
Все эти проблемы не удается решить при разворачивании электронного луча в одну линию вдоль участка образующей, т.к. подача порошка в зону оплавления экранирует луч от изделия и приходится значительно увеличивать мощность электронного луча.
Целью предлагаемого изобретения является снижение вкладываемой в процесс тепловой энергии и увеличение эффективности использования порошкового материала.
Для этого в способе электронно-лучевой наплавки, при котором на поверхности наплавляемого изделия создают зону оплавления лучом с линейной разверткой, наплавляемый порошковый материал подают в зону оплавления, а наплавляемому изделию сообщают перемещение - развертку выполняют в виде нескольких параллельных линий, а наплавляемый порошковый материал подают в зону первой линии развертки в направлении перемещения изделия.
Кроме того, при наплавке поверхностей вращения развертку выполняют в виде двух линий, параллельных образующей наплавляемой поверхности с расстоянием между ними
L = K • P / dл • l,
где
L - расстояние, мм;
P - мощность электронного луча, кВт;
dл - эффективный диаметр луча на поверхности обрабатываемого изделия, мм;
l - величина поперечной (вдоль образующей) развертки электронного луча, мм;
K - коэффициент пропорциональности, постоянный для данного материала, мм3/кВт.
L = K • P / dл • l,
где
L - расстояние, мм;
P - мощность электронного луча, кВт;
dл - эффективный диаметр луча на поверхности обрабатываемого изделия, мм;
l - величина поперечной (вдоль образующей) развертки электронного луча, мм;
K - коэффициент пропорциональности, постоянный для данного материала, мм3/кВт.
В частности, способ наплавки поверхности вращения осуществляется следующим образом. Изделие, цилиндрическую поверхность которого предстоит наплавить, размещают в вакуумной камере электронно-лучевой установки с возможностью вращения вокруг горизонтальной оси продольного перемещения. Электронный луч направляют вертикально на верхнюю зону цилиндрической поверхности. После достижения необходимого для работы источника тепла вакуума включают вращательное, а затем и поступательное движение изделия. При помощи безынерционной электромагнитной развертки источника электронного луча (электронной пушки) основная мощность последнего распределяется вдоль двух параллельных линий, направленных вдоль образующей и расположенных на расстоянии L. Величина развертки определяется размерами детали, шириной потока подаваемого порошкового материала, скоростями вращения и продольного перемещения таким образом, чтобы подаваемый порошок, как минимум, дважды /два оборота подряд/ попадал в зону воздействия электронного луча. Расстояние между полосами определяется параметрами собственно электронного луча и теплофизическими свойствами обрабатываемого материала таким образом, чтобы создаваемая при первом взаимодействии цилиндрической поверхности изделия с линией максимальной мощности источника тепловой энергии жидкая ванна не успевала затвердеть до взаимодействия данной точки наплавляемой поверхности с подаваемым порошком и второй линией максимальной мощности источника нагрева.
С учетом законов теплопроводности это расстояние, пропорциональное длине жидкой ванны, может быть определено из формулы
где
L - расстояние между линиями;
g = P/s - плотность мощности электронного луча;
λ - коэффициент теплопроводности обрабатываемого материала;
Tпл - температура плавления обрабатываемого материала;
s = dл•l - сечение электронного луча в зоне взаимодействия луча с поверхностью материала;
KI - постоянный коэффициент;
dл - эффективный диаметр электронного луча на поверхности обрабатываемого изделия;
l - величина поперечной (вдоль образующей) развертки электронного луча;
k - коэффициент пропорциональности, постоянный для данного обрабатываемого материала.
где
L - расстояние между линиями;
g = P/s - плотность мощности электронного луча;
λ - коэффициент теплопроводности обрабатываемого материала;
Tпл - температура плавления обрабатываемого материала;
s = dл•l - сечение электронного луча в зоне взаимодействия луча с поверхностью материала;
KI - постоянный коэффициент;
dл - эффективный диаметр электронного луча на поверхности обрабатываемого изделия;
l - величина поперечной (вдоль образующей) развертки электронного луча;
k - коэффициент пропорциональности, постоянный для данного обрабатываемого материала.
Таким образом, функционально процесс распределяется следующим образом: первое взаимодействие наплавляемой поверхности изделия с дополнительной линией выделенной тепловой энергии электронного луча служит для образования жидкой ванны, сохраняемой до взаимодействия с подаваемым порошковым материалом. Вторая /по ходу вращения/ линия выделения мощности электронного луча служит для оплавления подаваемого порошкового материала и поддержания жидкой ванны, т.е. обеспечения захвата всего порошкового материала поверхностью жидкой ванны, его удержания при дальнейшем вращении изделия. При втором обороте данная зона еще дважды попадает под электронный луч, в процессе чего довершается переплав порошкового материала.
Способ может использоваться и при наплавке плоских изделий.
Пример использования способа.
Способ был использован при наплавке цилиндрических деталей диаметром 50 мм из стали.
Электронный луч мощностью 1,2 кВт и диаметром в зоне обработки порядка 1 мм разворачивали с помощью специальной системы в виде полосы длиной около 6 мм при расстоянии между ними порядка 4 мм. /Коэффициент пропорциональности для стали равен 20/. Скорость вращения детали составляла около 1,5 об/мин, а продольная скорость перемещения - 1,5 мм/мин. Подачу порошкового материала производили потоком шириной около 2 мм в линию выделения мощности электронного луча, вторую по ходу вращения изделия.
За один проход производили наплавку слоя более 1 мм при высоком качестве технологического результата.
Claims (1)
- \ \ \1 1. Способ электронно-лучевой наплавки, при котором на поверхности наплавляемого изделия создают зону оплавления лучом с линейной разверткой, наплавляемый порошковый материал подают в зону оплавления, а наплавляемому изделию сообщают перемещение, отличающийся тем, что развертку выполняют в виде нескольких параллельных линий, а наплавляемый порошковый материал подают в зону первой линии развертки в направлении перемещения изделия. \\\2 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при наплавке поверхностей вращения развертку выполняют в виде двух линий, параллельных образующей наплавляемой поверхности, с расстоянием L между ними \\\6 $$$ \\\1 где L - расстояние, мм; \ \\4 Р - мощность электронного луча, кВт; \\\4 d<Mv>л<D> - эффективный диаметр луча на поверхности обрабатываемого изделия, мм; \\\4 l - величина развертки электронного луча вдоль образующей на поверхности обрабатываемого изделия, мм; \\\4 К - коэффициент пропорциональности, мм<M^>3<D>/кВт.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93055909A RU2118243C1 (ru) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | Способ электронно-лучевой наплавки |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93055909A RU2118243C1 (ru) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | Способ электронно-лучевой наплавки |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU93055909A RU93055909A (ru) | 1996-10-20 |
RU2118243C1 true RU2118243C1 (ru) | 1998-08-27 |
Family
ID=20150381
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93055909A RU2118243C1 (ru) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | Способ электронно-лучевой наплавки |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2118243C1 (ru) |
-
1993
- 1993-12-17 RU RU93055909A patent/RU2118243C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Сварочное производство, 1984, N 3, с.16-17. Сварочное производство, 1984, N 4, с.25-27. Радченко М.В. и др. Структура и свойства индукционных и электронно-лучевых наплавок из порошкообразных материалов. - Металловедение и термическая обработка металлов, 1987, N 7, с.58. Радченко М.В. и др. Наплавка электронным пучком рабочих поверхностей запорной арматуры: Материалы XI Всесоюзной научно-технической конференции по электронно-лучевой сварке в г.Николаеве. - Л.: Судостроение, 1991, с. 58 - 59. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Bartkowski et al. | Laser cladding process of Fe/WC metal matrix composite coatings on low carbon steel using Yb: YAG disk laser | |
US4323756A (en) | Method for fabricating articles by sequential layer deposition | |
AU2023200079A1 (en) | Wire arc accuracy adjustment system | |
AU781334B2 (en) | Method for producing a surface-alloyed cylindrical, partially cylindrical or hollow cylindrical component and a device for carrying out said method | |
Węglowski et al. | Electron beam additive manufacturing with wire–analysis of the process | |
JP2003525351A5 (ru) | ||
Ariely et al. | Laser surface alloying of steel with TiC | |
RU2118243C1 (ru) | Способ электронно-лучевой наплавки | |
KR100517768B1 (ko) | 모재상에 고합금 스테인리스강 금속피복층을 용착시키는 방법 | |
RU2735688C1 (ru) | Способ формирования покрытия на металле электронно-лучевой наплавкой керамического порошка | |
RU2497978C2 (ru) | Способ формирования покрытия и установка для его осуществления | |
CH667107A5 (de) | Verfahren und vorrichtung zur materialverdampfung. | |
US3101274A (en) | Process of applying wear resistant metal coatings | |
JPH0192381A (ja) | マイクロ溶着 | |
Riabkina-Fishinan et al. | Laser cladding and alloying for refrubishing worn machine parts | |
US3204077A (en) | Welding and casting process | |
Zavalov et al. | Parameterization of the characteristics of the melt pool using the video diagnostics of the laser metal deposition process | |
RU2217279C2 (ru) | Способ электронно-лучевой наплавки | |
RU2164265C1 (ru) | Способ формирования защитных покрытий на титановых сплавах | |
JP2898732B2 (ja) | 磁気スケールの製造方法 | |
JP3526622B2 (ja) | 肉盛溶接用材料 | |
Mendagaliyev et al. | Features of structure formation and properties at laser and arc surfacing from steel wire | |
EP0218767A1 (en) | Method of surface treatment of metal components | |
SU1107414A1 (ru) | Способ электронно-лучевой наплавки | |
DE3051265C2 (de) | Verfahren zum Reinigen und Beschichten von Werkstücken |