CC BY
9
УДК 669.295
Канд. техн. наук С. К. Голтвяниця1, асп1рант В. С. Голтвяниця2,
д-р техн. наук Е. I. Цивiрко2
1 ТОВ НТФ " 1нтех Лтд", 2 Нац1ональний техн1чний ушверситет;
м. Запор1жжя
ОТРИМАННЯ Щ1ЛЬНИХ ТА ОДНОР1ДНИХ ВИЛИВК1В З1 СПЛАВУ ТИТАН-АЛЮМ1Н1Й
Визначено оптимальней метод отримання з1 сплаву Т1-25А1 щтьно! та однор1дног структуры литих катодгв для юно-плазмового напилення зносостшких I декоративних покриттгв.
Для нанесення плiвок та зносостшких покритлв методом конденсаци металу з плазми при юнному бомбардуванш (метод К1Б) використовуються литi катоди зi сплаву Т1-25Л1. Вони призначеш для ваку-умних установок типу "Булат-3", "Булат-20", "Пуск", ННВ-6.1, ННВ-6.2, ННВ-6.6. Катоди е важливою ча-стиною цих установок. Погана яшсть матерiалу катода призводить до нестабшьного процесу роботи вказаних установок, порушення вакууму та крапле-утворення. У зв'язку з цим до катсдов висувають так1 вимоги: щшьна лита структура без газовидшення, низький вмiст неметалевих (О2, N Н2, С) 1 метале-вих (Бе, 81 тощо) домiшок [1].
В данш робот1 визначаеться оптимальний метод отримання щшьно! та однородно! структури литих ка-тодiв зi сплаву Т1-25Л1.
Для одержання обробленого литого катода вагою 1,5 кг, верхшм дiаметром 74 мм, нижнiм дааметром 84 мм та висотою 50 мм сплав Т1-25Л1 плавили трьома методами - електронно-променевим, вакуумно^ндук-цшним та вакуумно-дуговим переплавами.
Електронно-променевим переплавом на установщ ЛМТ сплав розплавляли у вакуумi 1,3 5 • 10-5 Па, при сил1 струму 5 А, нащ^ 20-30 кВ i перегрiвали до темпе-ратури 1800 °С, а далi заливали у графiтовий кошль дiаметром 100 мм та висотою 450 мм.
У вакуумно-шдукщйнш печi 1СВ-0,06 потужнiстю
50 кВт з вертикальним перемiщенням iHnyKropa даамет-ром 90 мм та висотою 150 мм сплав плавили у вакуум 1,35-10-3 Па, перервали до температури 1800 °С i одер-жували виливок дiаметpoм 90 мм та висотою 40 мм.
У лабораторий вакуумно-дуговш печi сплав плавили при силi струму близько 400 А, нащ^ 50-60 В i темпеpатypi 1800 °С. Перед початком плавки вакууму-ванням у камеpi печi досягали залишкового тиску 0,12 Па, тсля чого камера заповнювалась аргоном до тиску 50 кПа. Наплавлення виливк1в вели у глуху сталеву ко-нiчнy водоохолоджувальну виливницю з веpхнiм дiа-метром 85 мм, нижтм дiаметpoм 75 мм та висотою 50 мм. Зливки виготовляли шляхом посл1довного розплав-лення спресованих шихтових брикетов диаметром 20 мм, що подавалися спецiальним дозатором.
Як основу шихти використовували губчатий титан марок ТГ 90-ТГ 110М ГОСТ 17746-79 з твердютю 89110 HB та величиною 5-10 мм. Вм1ст дом1шок у губчатому титаш (табл. 1) не перевищував вимоги ГОСТ 17746-79. Алюмнш марки А8 (табл. 2) ГОСТ 11070-74 у шихту вводили у вигляд! гранул розм!ром 8-12 мм.
Х1м1чний склад виливк1в (табл. 3) дослщжували на травлених шлiфах i зламах за допомогою растрового електронного мiкpoскoпа JSM, оснащеного системою рентгеноспектрального енергодисперсшного мжроа-налiзy (PCMA) JED 2200 при прискорювальнш напpyзi 20 кВ та дiаметpi електронного зонда 4 нм [2].
Таблиця 1 - Склад губчатого титану марок ТГ 90-ТГ 110М за ГОСТ 17746-79, % (за масою)
Ti Fe Si Ni C Cl N O
99,74-99,67 0,05-0,09 0,01-0,02 0,04 0,02-0,03 < 0,08 < 0,02 0,04-0,05
Таблиця 2 - Склад алюмУю А8 за ГОСТ 11070-74, % (за масою)
Al Fe Si Zn Cu Mn Ti
Основа < 0,1 < 0,1 < 0,03 < 0,01 < 0,009 < 0,02
© С. К. Голтвяниця, В. С. Голтвяниця, Е. I. Цив1рко 2006 р.
ISSN 1607-6885 Hoei матерiали i технологи в металургИ та машинобудувант №1, 2006 57
Таблиця 3 - Хiмiчний склад виливюв в залежност вiд методу виплавки
Метод виплавки Масова доля елеменив, %
И А1
Шихта (розрахункова) 75 25
Електронно-променевий 84,66 15,34
Вакуумно-шдукцшний 77,15 22,85
Вакуумно-дуговий 76,35 23,65
Через високий вакуум, притаманний електронно-променевому переплаву, алюмiнiй активно випарову-вався з розплаву i було неможливо отримати виливки з заданим хiмiчним складом. Хiмiчний склад вилившв, отриманих вакуумно-iндукцiйним та вакуумно-дуго-вим переплавами, незначно вiдрiзнявся вiд хiмiчного складу шихти (1,4-2 %).
Виливки до мехашчно! обробки не мали зовтштх дефекгiв (рис. 1).
Шсля мехашчно! обробки виявилося, що виливки, отримаш електронно-променевим переплавом, мали
усадковi пористiсть та раковину (рис. 2, а, б). Виливки, отримаш вакуумно^ндукцшним переплавом, мали дмнки з непроплавлено! шихти (рис. 2, в). Тшьки вакуумно-дуговим переплавом вдалося отримати щшьну та однорiдну структуру виливка (рис. 2, г).
Таким чином, тсля аналiзу макроструктури виливк1в був обраний оптимальний вищенаведений метод плавки - вакуумно-дуговий переплав, який забезпечував одержання заданого хiмiчного складу сплаву, ввдсуттсть пористосп i усадкових дефекпв у литих катодах, що свщчило про щiльну та гомогенну литу структуру.
Рис. 1. Зливки, отриман р1зними методами плавки (до механнноТ обробки): електронно-променевий переплав; б - вакуумночндукцмний переплав; в - вакуумно-дуговий переплав
а
а б в г
Рис. 2. Зливки, отриман р1зними методами плавки (пюля мехаычно'Т обробки): а, б - електронно-променевий переплав; в - вакуумночндукцмний переплав; г - вакуумно-дуговий переплав
Список л^ератури
1. Барвинок В.А. Управление напряженным состоянием и свойства плазменных покрытий. - М.: Машиностроение, 1990. - 384 с.
2. Технологическое обеспечение эксплуатационных характеристик деталей ГТД. Лопатки турбины. Часть II. Монография. / В.А. Богуслаев, Ф.М. Муравченко, П.Д. Жеманюк и др. - Изд-во ОАО "Мотор Сич", 2003. -420 с.
Одержано 27.02.2006р.
Определен оптимальный метод получения из сплава Ti-25Al плотной и однородной структуры литых катодов для ионо-плазменного напыления износостойких и декоративных покрытий.
The optimal method of dense and homogeneous cast cathodes structure receiving using Ti-25 Al alloy for ionplasma sputtering was defined.
УДК 621.983
Канд. техн. наук В. I. Дубина, канд. техн. наук О. В. Явтушенко
Нацюнальний техшчний ушверситет, м.Запорiжжя
ВИЗНАЧЕННЯ ТЕМПЕРАТУРИ ДЕФОРМАЦИ ПРИ ЗВОРОТНОМУ ВИДАВЛ ЮВАНН1
Розглядаеться теоретичне визначення температури деформацИ при зворотньому видавлюваннi на основi юнематично можливого швидюсного поля деформацИ.
При видавлювант великогабаритних порожнистих
D
деталей з ввдносними розмiрами
= 180 - 220
D h
= 3° -100 (h - товщина дна, S- товщина стшки, D
- дiаметр детал^ в метал^ що пластично деформуеть-ся, можуть одночасно пропкати змщнювальш (за ра-хунок ступеня, швидкосп деформацii, геометрii шстру-менту) i роззмiцнювальнi (за рахунок початково! температури заготовки i температури, зумовлено! деформацiею металу) - процеси. Залежно вiд того, який з цих процесiв переважатиме, стан металу або сплаву тд час деформацп буде рiзним.
Час процесу деформацп при великих швидкостях деформацп, характерних для видавлювання на криво-шипних пресах, складае 0,02-0,3 секунди (при швидкостях деформування 0,1-0,5 м/с i швидкостях деформацп 10-4-102 с-1).
У цьому випадку тепло, що видiлилося в зразку, що деформуеться, внаслiдок теплового ефекту дефор-мацii не встигае розсшватися в навколишне середо-вище, температура металу, що деформуеться, зростае, а сам процес наближаеться до адiабатичного.
При цьому змiна температури знаходиться в прямiй залежностi вiд ступеня i швидкостi деформацп.
При зворотному видавлюваннi великогабаритних деталей особливо важливо знати величини пластично! деформацп в рiзних об'емах металу, що деформуеться.
Для виршення поставленого завдання розглянемо модель руху металу (рис. 1).
Рис. 1. Модель руху металу, прийнята для ан^зу теплового ефекту при зворотному видавлюванн
S
© В. I. Дубина, О. В. Явтушенко 2006 р.
ISSN 1607-6885 Нов1 матер1али i технологи в металурги та машинобудувант №1, 2006
59
