Получение изделий из тугоплавких металлов

Высокие температуры плавления и способность поглощать газы заставляют применять особые методы для получения из порошков тугоплавких металлов слитков, сплавов, заготовок для обработки давлением и керметов.

Плавка с расходуемым электродом

Этот процесс, проводимый в электродуговых печах в вакууме или среде аргона, служит для получения слитков из многих тугоплавких металлов и их сплавов, в частности титана и молибдена.

Получение изделий из тугоплавких металлов

Рис. . Дуговая печь для плавки с расходуемым электродом:

1 — вакуумная камера; 2 — загрузочная течка; 3 — бункер для добавок; 4— расходуемый электрод; 5 — кожух электрода; 6 — подающие ролики; 7 — смотровое окно; 8 — вентиль; 9 — электронный измеритель вакуума; 10 — вакуумные краны; 11 — ловушка; 12 — форвакуумний насос; 13—пароструйный насос; 14 — поддон; 15 — подвижное дно кристаллизатора; 16 — соленоид; 17 — медный кристаллизатор с водяным охлаждением

В герметичной вакуумной камере помещают медный охлаждаемый водой кристаллизатор, содержимое которого служит одним полюсом электрической дуги, автоматически опускаемый расходуемый электрод — другой ее полюс (рис.). Электрод прессуют из порошка металлов и их смесей под давлением 197,1—588,3 МН/м2, конец его опущен в кристаллизатор, на стенках которого затвердевает слой расплава гарниссаж. Кристаллизатор по ходу плавки автоматически опускается вытягивая слиток; для зажигания дуги на дно его кладут диск из металла. Длина шнура плазмы 25—30 мм поддерживается и направляется полем соленоида, который предупреждает переброс дуги на стенки кристаллизатора и вызывает циркуляцию расплава. Фор-вакуумный и пароструйный насосы поддерживают остаточное] давление порядка 133,4•10-3—133,4• 10-4 Н/м2 и откачивают газы, отходящие при плавке. Для получения больших слитков диаметром до 350 мм применяют электрод, наращиваемый аргоно-дуговой сваркой из блоков длиной по 500 мм. Дуга работает при напряжении постоянного тока 30 В и силе его до 100 кА. Так плавят молибден и выплавляют слитки титана массой до 10 т с поперечником около 1 м.

Сплавы делают так же; добавки вводят в электрод в виде богатых лигатур (порошков или стружки), а малые — в кристаллизатор. Недостаточно однородные сплавы переплавляют, применяя их в качестве расходуемого электрода.

Получение изделий из тугоплавких металлов

Электроннолучевая плавка тугоплавких металлов

Электроннолучевая плавка позволяет долго выдерживать жидкий металл в глубоком вакууме и избавиться при этом от многих летучих примесей. Принцип ее нетрудно понять, рассматривая схему рис. 2 . Поток электронов, испускаемый катодом из вольфрама или тантала, которому сообщен высокий отрицательный потенциал, проникает через отверстие заземленного анода, он фокусируется электромагнитной катушкой подобно тому, как свет фокусируется линзами, и направляется на конец заготовки. Высокая кинетическая энергия электронов при ударе превращается в теплоту, которая нагревает и плавит металл. Система для разгона и фокусировки электронного пучка — электронная пушка— работает в высоком вакууме — порядка 133,3•10-4— 133,3•10-5 Н/м2. Наилучшее использование энергии достигается при напряжении 30—35 кВ, когда доля побочно возникающего рентгеновского излучения минимальна, а коэффициент полезного

Рис. 2 . Схема электроннолучевой плавки:

1 — катод электронной пушки; 2 — анод электронной пушки; 3 — патрубок для откачки воздуха; 4— электромагнитная катушка; 5 — пучок электронов; 6 — патрубок откачки газов из плавильной камеры; 7—медный кристаллизатор с водяным охлаждением; 8 — переплавляемая заготовка

действия достигает 95%. Большие слитки можно получать, постепенно опуская дно кристаллизатора. Электроннолучевую плавку применяют и для получения слитков других тугоплавких металлов.

Статья на тему Получение изделий из тугоплавких металлов