stringtranslate.com

Вакуумно-дуговой переплав

Вакуумная дуговая переплавка ( ВДП ) — это вторичный процесс плавки для производства металлических слитков с повышенной химической и механической однородностью для высокотребовательных применений. [1] Процесс ВДП произвел революцию в традиционной металлургической промышленности и сделал возможным строго контролируемые материалы, используемые в биомедицине, авиации и космонавтике. [2]

Обзор

Печь вакуумно-дугового переплава (ВДП) (или дуговая плавильная печь) от Edmund Buhler

VAR чаще всего используется в дорогостоящих приложениях. Это дополнительный этап обработки для улучшения качества металла. Поскольку это занимает много времени и стоит дорого, большинство коммерческих сплавов не используют этот процесс. Никель , титан [3] и специальные стали являются материалами, которые чаще всего обрабатываются этим методом. Обычный путь производства титановых сплавов включает одинарную, двойную или даже тройную обработку VAR. [4] Использование этой технологии по сравнению с традиционными методами имеет несколько преимуществ:

Описание процесса

Схема устройства VAR

Сплав, подвергаемый ВДП, обычно формуется в цилиндр с помощью вакуумной индукционной плавки (ВИП) или ковшовой плавки (воздушной плавки). Этот цилиндр, называемый электродом, затем помещается в большой цилиндрический закрытый тигель и доводится до металлургического вакуума (0,001–0,1 мм рт. ст. или 0,1–13,3 Па). Внизу тигля находится небольшое количество сплава, подлежащего переплавке, к которому верхний электрод приближается перед началом плавки. Несколько килоампер постоянного тока используются для зажигания дуги между двумя частями, таким образом, получается непрерывный расплав. Тигель ( обычно сделанный из меди ) окружен водяной рубашкой для охлаждения расплава и контроля скорости затвердевания. Чтобы предотвратить дугообразование между электродом и стенками тигля, диаметр тигля больше, чем электрод. В результате электрод должен опускаться по мере его потребления расплавом. Контроль тока, охлаждающей воды и зазора между электродами имеет важное значение для эффективного управления процессом и производства бездефектного материала.

В идеале скорость плавления остается постоянной на протяжении всего технологического цикла, но мониторинг и управление процессом вакуумной дуговой переплавки непросты. [5] Это связано с тем, что происходит сложный перенос тепла, включающий проводимость, излучение, конвекцию внутри жидкого металла и адвекцию, вызванную силой Лоренца . Обеспечение постоянства процесса плавления с точки зрения геометрии ванны и скорости плавления имеет решающее значение для обеспечения наилучших возможных свойств сплава.

Материалы и применение

Процесс VAR используется на многих различных материалах. Определенные приложения почти всегда используют материал, обработанный VAR. Список материалов, которые могут быть обработаны VAR, включает:

Обратите внимание, что чистый титан и большинство титановых сплавов подвергаются двойной или тройной ВДП-обработке. Суперсплавы на основе никеля для аэрокосмических применений обычно подвергаются ВДП-обработке. Циркониевые и ниобиевые сплавы, используемые в ядерной промышленности, обычно подвергаются ВДП-обработке. Чистые платина, тантал и родий могут подвергаться ВДП-обработке.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ «Моделирование для литья и затвердевания», Куанг-Оскар Ю, CRC; 1-е издание (15 октября 2001 г.), ISBN  0-8247-8881-8
  2. ^ "Вакуумно-дуговой переплав". Литейное производство . 2008. С. 132–138. doi :10.31399/asm.hb.v15.a0005202. ISBN 978-1-62708-187-0.
  3. ^ Д.Загребельный, Моделирование макросегрегации при вакуумно-дуговом переплаве сплава Ti-10V-2Fe-3Al ISBN 978-3-8364-5948-8 
  4. ^ Титан: прошлое, настоящее и будущее (1983) [1] ISBN 0-309-07765-6 
  5. ^ Д. А. Мельгаард, Р. Г. Эрдманн, Дж. Дж. Биман, Р. Л. Уильямсон - 2007 г.

Дальнейшее чтение