Технология электронно-лучевой поро...

Технология электронно-лучевой порошковой металлургии

Назначение

Установка электронно-лучевой наплавки

Метод электронно-лучевой порошковой металлургии предназначен для создания защитных и упрочняющих композиционных покрытий на основе интерметаллидов, оксидов, карбидов, нитридов, сложных комплексных соединений (оксикарбонитридов) на поверхностях металлических изделий различного назначения

Краткая характеристика
Установки для реализации технологии электронно-лучевой порошковой металлургии (ЭЛПМ) созданы на базе электронно-лучевых плазменных пушек, которые имеют срок службы на два порядка больший по сравнению с термокатодными пушками, работают при форвакууме (5-10-3 мм. рт. ст.) и в химически активных средах.

Технико-экономические показатели

Установка электронно-лучевой наплавки (вид сверху)

- технология ЭЛПМ позволяет получать новые градиентные электроконтактные покрытия произвольной толщины, целенаправленно и в широких пределах менять их химический состав, структуру и основные служебные свойства: твердость, износостойкость, термостойкость и т.д. При ЭЛПМ достигаются:
- металлургия (фурмы, кристаллизаторы, валки горячей и холодной прокатки, торцевые уплотнения);
- рафинирование материала покрытия от легколетучих примесей;
- измельчение структуры покрытия за счет быстрой кристаллизации жидкометаллической ванны;
- полная утилизация наплавляемого порошка;

- минимальные поводки и коробления наплавляемой детали;
- минимальная пористость покрытий (< 0,5%);
- большая толщина покрытий (до 20 мм);
- предлагаемая технология экологически безопасна.

Установка электронно-лучевой наплавки представляет собой вакуумную электронно-лучевую автоматизированную систему с компьютерным управлением.

Технические параметры установки

Ускоряющее напряжение

30 кВ

Ток пучка

120 ma

Давление в рабочей камере

10-1 Па

Время откачки

30 мин

Установочная мощность

30 кВт

Скорость наплавки

10-50 г/мин

Коэффициент использования порошка

100 %

Габариты наплавляемых деталей:
Плоские
Цилиндрические


1000х2500
Ø 600х2500

Габаритные размеры камеры
Диаметр камеры
Длина камеры


2000 мм
3500 мм


Конструкция установки «ЛУНа-10» позволяет вращать наплавляемое изделие на двух манипуляторах и перемещать электронные пушки по двухкоординатным направлениям внутри камеры.
Под действием электронного луча на упрочняемой поверхности возникает жидкометаллическая ванна, в которую порошковым дозатором подается наплавочный материал. Большая скорость кристаллизации способствует формированию однородной мелкодисперсной структуры наплавленного слоя.

Возможности электронно-лучевой наплавки:
- Формирование протяженной (до 1 мм) переходной зоны «основа-покрытие».
- Нанесение покрытий на изделия из стали, чугуна, меди, титана.
- Нанесение покрытий с упрочняющими частицами - карбидами, нитридами, карбонитридами, боридами и другими соединениями.

Области применения
- металлургия (фурмы, кристаллизаторы, валки горячей и холодной прокатки, торцевые уплотнения);
- энергетика (электроды высоковольтных выключателей, лопатки паровых и газовых турбин, запорная арматура);
- горнодобывающая техника (бурильный инструмент, валы, штоки, втулки, рабочие органы дробильного оборудования);
- нефтегазодобывающая промышленность (запорная арматура, защитные рубашки термопар);
- железнодорожный и судоходный транспорт;
- машиностроение;
- авиа- и ракетостроение;
- автотракторная техника (коленвалы, распредвалы, клапаны, поршни, толкатели, зубья ковшей экскаваторов, отвалы бульдозеров и др.).

Основные преимущества
технологии ЭЛПМ заключается в возможности реализовывать в электронном луче непосредственно на детали одновременно процессы порошковой и классической микрометаллургии. Благодаря высокой плотности мощности в луче (104-105 Вт/см2), возможности оперативного управления энергетическими характеристиками луча и малому объему расплавленной ванны (10-20 мм3) появляется возможность управлять этими процессами, изменяя в широких пределах не только интегральную температуру ванны, но и скорость ее нагрева и охлаждения. Более того, при использовании в качестве наплавочных материалов термореагирующих порошковых смесей можно реализовать самораспространяющийся высокотемпературный синтез, инициированный электронным лучом, и получать композиционные покрытия на основе тугоплавких соединений (продуктов синтеза). Все это делает технологию ЭЛПМ универсальной как в плане многообразия функциональных свойств порошковых покрытий, так и в плане создания слоистых и градиентных покрытий на деталях из любых сплавов и любой геометрии.

Стадия разработки
Уровень практической реализации: изготовление опытных установок и начальная стадия производства деталей с защитными покрытиями для нужд предприятий машиностроения и металлургии.

Патентная защита
Патенты РФ: № 2118243 от 17.12.1993 г.; № 2156321 от 20.09.2000 г.

Коммерческие предложения
инвестиционный договор для коммерциализации разработки (организация производства); лицензионное соглашение; договор на изготовление и поставку продукции.

Контактная информация
Институт физики прочности и материаловедения СО РАН
634021, г. Томск, просп. Академический, 2/4.
Тел.: (3822) 49-18-81, (3822) 28-68-05,
Факс: (3822) 49-25-76, 28-69-66,
Е-mail: eliomBSI@mail.ru

Назад