UA46291A

UA46291A - METHOD OF OBTAINING CASTINGS

Info

Publication number: UA46291A
Application number: UA2001063875A
Authority: UA
Inventors: Володимир Іванович Мірошниченко; Владимир Иванович Мирошниченко; Микола Іванович Левицький; Николай Иванович Левицкий; Юрій Пилипович Анікін; Юрий Филиппович Аникин; Сергій Васильович Ладохін; Сергей Васильевич Ладохин; Євген Олександрович Матвієць; Евгений Александрович Матвиец
Original assignee: Фізико-Технологічний Інститут Металів І Сплавів Нан України; Физико-Технологический Институт Металлов И Сплавов Нан Украины
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2002-05-15

Abstract

The proposed method for producing castings from free-flowing charge involves feeding the charge into a melting crucible that is used as a mold, and melting the charge by electron-beam melting process. Heating and melting the charge is accomplished at a minimal acceptable heat power. After completion of the melting process, the crucible is opened for removing casting, and then is returned into the initial position.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Пропонований винахід стосується спеціальної металургії, зокрема одержання відливок із різних металів та 2 їх сплавів з використанням електронно-променевих джерел нагріву.The proposed invention relates to special metallurgy, in particular, production of castings from various metals and 2 of their alloys using electron beam heating sources.

Відомі способи одержання відливок в електронно-променевих установках, при яких завантажена у плавильний тигель шихта нагрівається електронним променем до повного її розплавлення, формується рідкометалева ванна необхідного об'єму, після чого розплав зливається у приготовлену ливарну форму шляхом повороту тигля |1) або через його дно |21. 70 Загальним недоліком цих способів є те, що вони мало придатні для одержання відливок із сипучих матеріалів, зокрема стружки, внаслідок малої засипної ваги цього виду шихти. Суттєвими є також витрати електроенергії, особливо при одержанні відливок із тугоплавких металів та їх сплавів.There are known methods of producing castings in electron-beam installations, in which the charge loaded into the melting crucible is heated by an electron beam until it is completely melted, a liquid metal bath of the required volume is formed, after which the melt is poured into the prepared casting mold by turning the crucible |1) or through it bottom |21. 70 The general disadvantage of these methods is that they are not suitable for obtaining castings from bulk materials, in particular chips, due to the low bulk weight of this type of charge. Electricity consumption is also significant, especially when producing castings from refractory metals and their alloys.

Найбільш прийнятним у цьому відношенні є одержання відливок способом, при якому плавка ведеться у плавильній ємності, яка являє собою одночасно і ливарну форму. Так, відомий спосіб |З), при якому вихідна 79 Шихта, у вигляді витратного електрода з осьовим каналом і порошкового продукта, який засипається під низ електрода, плавиться струмом високої частоти у формі з вогнетривкого матеріалу. Потім метал охолоджується до затвердіння. Цей спосіб, суть якого полягає в тому, що електрод і порошковий продукт плавляться знизу доверху (що забезпечує повне і рівномірне засвоєння порошкового продукту), в принципі непридатний у випадку електронно-променевої плавки, де підвід енергії здійснюється виключно зверху. Крім цього, такий спосіб економічно доцільний лиш у випадку відносно великих мас зливків, оскільки не передбачає періодичності при одержанні невеликих відливок без розгерметизації камери, а вимагає повторення у повному обсязі всіх підготовчих робіт.The most acceptable in this regard is the production of castings by a method in which melting is carried out in a melting container, which is also a foundry mold. Thus, there is a known method |C), in which the initial 79 Charge, in the form of a consumable electrode with an axial channel and a powder product that is poured under the bottom of the electrode, is melted by a high-frequency current in a form of refractory material. The metal is then cooled to solidification. This method, the essence of which is that the electrode and the powder product are melted from the bottom up (which ensures complete and uniform assimilation of the powder product), is in principle unsuitable in the case of electron beam melting, where the energy supply is carried out exclusively from above. In addition, this method is economically expedient only in the case of relatively large masses of ingots, since it does not provide for periodicity when obtaining small castings without depressurizing the chamber, but requires repetition in full of all preparatory work.

Найбільш близьким є спосіб |4), при якому метал або сплав у вигляді порошку подають у форму, підігрівають порошок у вузькій зоні плавлення і охолоджують її нижню частину, яка, переміщуючись вниз, дозволяє 29 одержувати литу заготовку, з якої, при необхідності, можна отримати заготовки меншого розміру механічним « засобом. Застосування цього способу виправдано при одержанні відливок з направленою (одноосною) кристалічною структурою і несприйнятливе там, де, за технічними умовами, структура повинна мати однорідний, рівнозернистий характер по всьому перерізові відливки. Крім того, він непридатний у випадку типових ливарних установок з поворотним тиглем, конструкція яких не передбачає реалізації такої схеми. --The closest is the method |4), in which the metal or alloy in the form of powder is fed into the mold, the powder is heated in a narrow melting zone and its lower part is cooled, which, moving down, allows 29 to obtain a cast billet, from which, if necessary, it is possible to to obtain smaller workpieces by mechanical means. The use of this method is justified when obtaining castings with a directional (uniaxial) crystal structure and is unacceptable where, according to technical conditions, the structure must have a uniform, even-grained character throughout the cross-sectional casting. In addition, it is not applicable in the case of typical foundry plants with a rotary crucible, the design of which does not provide for the implementation of such a scheme. --

Задачею запропонованого винаходу є одержання відливок із тугоплавких металів та їх сплавів з однорідною, Ге»! рівнозернистою структурою, зниження витрат на теплове випромінювання, завдяки проведенню плавки при невеликих потужностях електронно-променевого нагріву (10...15кВт), підвищення коефіцієнта використання сч металу за рахунок максимального наближення розмірів литої заготовки до розмірів деталі, що виготовляється з Ге) неї, а також за рахунок зведення до мінімуму ливарних дефектів (усадкової раковини, осьової пористості тощо) без застосування громіздкої ливникової системи, в тому числі ливарних надливів. ЗThe task of the proposed invention is to obtain castings from refractory metals and their alloys with a uniform, Ge»! even-grained structure, reduction of costs for thermal radiation, due to melting at low power of electron beam heating (10...15 kW), increase in the coefficient of use of metal due to the maximum approximation of the dimensions of the cast billet to the dimensions of the part made of Ge) it, as well as due to the minimization of casting defects (shrinkage shell, axial porosity, etc.) without the use of a cumbersome casting system, including casting overfills. WITH

Поставлена задача вирішується тим, що у способі одержання відливок, який включає в себе подачу сипучої шихти в плавильний тигель, який є одночасно і ливарною формою, згідно з винаходом, нагрів і розплавлення її ведеться на мінімальних потужностях. «The task is solved by the fact that in the method of obtaining castings, which includes feeding the bulk charge into the melting crucible, which is also a casting mold, according to the invention, its heating and melting is carried out at minimum capacities. "

Крім цього, поставлена задача вирішується тим, що у способі одержання відливок, згідно з винаходом, З 70 тигель-форма розкривається для вивільнення відливки і повертається у робоче положення, надаючи можливість с проведення повторного аналогічного циклу.In addition, the task is solved by the fact that in the method of obtaining castings, according to the invention, the crucible mold C 70 opens to release the casting and returns to the working position, providing the opportunity to carry out a similar cycle again.

Із» Суть способу пояснюється кресленням. Пристрій, що являє собою мідний тигель-форму 1 з системою водяного охолодження З і електромеханічним приводом для розкривання 4 , розміщується у плавильній камері на основний плавильний тигель (на фіг. не показані). Після засипки першої порції сипучої шихти із бункера 2 49 включається електронний промінь 5, і починається процес плавки, який завершується при досягненні необхідної т- висоти відливки. Після того, за допомогою електромеханічного приводу 4 здійснюється розкриванняFrom" The essence of the method is explained by the drawing. The device, which is a copper crucible-form 1 with a water cooling system C and an electromechanical drive for opening 4, is placed in the melting chamber on the main melting crucible (not shown in the figure). After filling the first portion of the loose charge from the hopper 2 49, the electron beam 5 is turned on, and the melting process begins, which ends when the required casting height t is reached. After that, opening is carried out using the electromechanical drive 4

Ге») тигля-форми 1, і відливка падає на дно основного тигля, який в цьому випадку служить приймальною ємністю.Ge") of the crucible-form 1, and the casting falls to the bottom of the main crucible, which in this case serves as a receiving container.

Тигель-форма повертається у вихідне положення, що свідчить про готовність для проведення наступного ді аналогічного циклу. (Те) 20 Приклад.The crucible-form returns to its original position, which indicates readiness for the next and similar cycle. (Te) 20 Example.

Перевірку способу здійснювали у ФТІМС ПАН України при одержанні відливок із сплаву молібдену Ш 40мм ,1 та - 7ТОмм із стружки, отриманої після токарної обробки деталей. Паралельно проводилась виплавка цього сплаву у мідному водоохолоджувальному тиглі, який дозволяв одержувати бкг розплаву. В останньому випадку розплав зливався в графітову форму Ш 4Омм, 1 - З5О0мм. Порівняльні дані двох способів приведені в таблиці. Як видно із 29 таблиці, пропонований спосіб дозволяє зменшити витрати при одержанні відливок із молібденового сплаву в 2 - в. З рази у порівнянні з традиційним литтям у форму.The verification of the method was carried out at the FTIMS of the National Academy of Sciences of Ukraine when obtaining molybdenum alloy castings with a width of 40mm, 1 and - 7TOmm from shavings obtained after turning parts. At the same time, this alloy was smelted in a copper water-cooled crucible, which made it possible to obtain bkg of melt. In the latter case, the melt was poured into a graphite mold Ш 4Омм, 1 - З5О0мм. Comparative data of the two methods are given in the table. As can be seen from Table 29, the proposed method allows to reduce costs in the production of molybdenum alloy castings by 2 - in. Many times compared to traditional molding.

Література: 1. Петров Ю. Б., Ратников Д. Г. Холодньве титли. - М.: Металлургия, 1972. - С. 13 - 16. 2. Патент України Мо 10845 А МПК С21С5/52 16.08.96. 60 3. Заявка Франції Мо 2962822 МКИ В22Д2720 С22С19/00 публ. 18.10.85 Мо 42. 4. ЕПВ/ЕР/МКИ 4 В22Д27/94 Заявка Мо 0299417 публ. 18.01.88 Мо 3. бо Спосіб одержання |Потужність нагріву, кВт Тривалість плавки, хв. Маса відливки, кг| Питомі витрати електроенергії, кВт, г/кг -Д-References: 1. Petrov Yu.B., Ratnikov D.G. Cold titles. - M.: Metallurgy, 1972. - P. 13 - 16. 2. Patent of Ukraine Mo 10845 A IPK C21С5/52 16.08.96. 60 3. Application of France Mo 2962822 МКИ В22Д2720 С22С19/00 publ. 18.10.85 Mo 42. 4. EPV/ER/MKY 4 В22Д27/94 Application Mo 0299417 publ. 18.01.88 Mo 3. bo Method of production |Heating power, kW Duration of melting, min. Weight of the casting, kg| Specific consumption of electricity, kW, g/kg -D-

Claims

The formula of the invention y y y . In IN

1. The method of obtaining castings from bulk charge, which includes feeding the bulk charge into a melting crucible, which is at the same time a foundry mold, melting it with an electron beam, which is distinguished by the fact that the heating and melting of the charge is carried out at minimum heating powers.

2. The method according to claim 1, which differs in that the crucible-form is opened to release the casting and /5 is returned to its original position. " "- then F s (Se) "

- and? sh" (o) name) se) - 60 b5