Технология электронно-лучевой порошковой металлургии

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



- 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

Конструкция установки 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.