Методика расчета потерь алюминия при получении сплавов системы Ti-Al в условиях электронно-лучевой гарнисажной плавки
Представлен метод определения химического состава сплавов системы Ti-Al. Основная идея статьи – создать графическое представление процесса испарения алюминия, которое послужит инструкцией для плавильщика. Графики построены на базе вычислений, представленных в предыдущих работах. Представлено метод в...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Процессы литья |
|---|---|
| Datum: | 2012 |
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України
2012
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/131096 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Методика расчета потерь алюминия при получении сплавов системы Ti-Al в условиях электронно-лучевой гарнисажной плавки / М.М. Ворон // Процессы литья. — 2012. — № 6. — С. 22-25. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-131096 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Ворон, М.М. 2018-03-13T15:43:50Z 2018-03-13T15:43:50Z 2012 Методика расчета потерь алюминия при получении сплавов системы Ti-Al в условиях электронно-лучевой гарнисажной плавки / М.М. Ворон // Процессы литья. — 2012. — № 6. — С. 22-25. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 0235-5884 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/131096 621.745.558.669.295 Представлен метод определения химического состава сплавов системы Ti-Al. Основная идея статьи – создать графическое представление процесса испарения алюминия, которое послужит инструкцией для плавильщика. Графики построены на базе вычислений, представленных в предыдущих работах. Представлено метод визначення хімічного складу сплавів системи Ti-Al. Основна ідея статті – створити графічне представлення процесу випаровування алюмінію, яке слугуватиме інструкцією для плавильника. Графіки побудовано на основі розрахунків, які представлено в попередніх роботах. Method of titanium Ti-Al alloys chemical composition definition is shown. The aim of the article is to create a graphical presentation of aluminum evaporation process, which can be manual for melting operator. Graphics are built on a base of evaluations, described in previous works. ru Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України Процессы литья Новые методы и прогрессивные технологии литья Методика расчета потерь алюминия при получении сплавов системы Ti-Al в условиях электронно-лучевой гарнисажной плавки Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Методика расчета потерь алюминия при получении сплавов системы Ti-Al в условиях электронно-лучевой гарнисажной плавки |
| spellingShingle |
Методика расчета потерь алюминия при получении сплавов системы Ti-Al в условиях электронно-лучевой гарнисажной плавки Ворон, М.М. Новые методы и прогрессивные технологии литья |
| title_short |
Методика расчета потерь алюминия при получении сплавов системы Ti-Al в условиях электронно-лучевой гарнисажной плавки |
| title_full |
Методика расчета потерь алюминия при получении сплавов системы Ti-Al в условиях электронно-лучевой гарнисажной плавки |
| title_fullStr |
Методика расчета потерь алюминия при получении сплавов системы Ti-Al в условиях электронно-лучевой гарнисажной плавки |
| title_full_unstemmed |
Методика расчета потерь алюминия при получении сплавов системы Ti-Al в условиях электронно-лучевой гарнисажной плавки |
| title_sort |
методика расчета потерь алюминия при получении сплавов системы ti-al в условиях электронно-лучевой гарнисажной плавки |
| author |
Ворон, М.М. |
| author_facet |
Ворон, М.М. |
| topic |
Новые методы и прогрессивные технологии литья |
| topic_facet |
Новые методы и прогрессивные технологии литья |
| publishDate |
2012 |
| language |
Russian |
| container_title |
Процессы литья |
| publisher |
Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України |
| format |
Article |
| description |
Представлен метод определения химического состава сплавов системы Ti-Al. Основная идея статьи – создать графическое представление процесса испарения алюминия, которое послужит инструкцией для плавильщика. Графики построены на базе вычислений, представленных в предыдущих работах.
Представлено метод визначення хімічного складу сплавів системи Ti-Al. Основна ідея статті – створити графічне представлення процесу випаровування алюмінію, яке слугуватиме інструкцією для плавильника. Графіки побудовано на основі розрахунків, які представлено в попередніх роботах.
Method of titanium Ti-Al alloys chemical composition definition is shown. The aim of the article is to create a graphical presentation of aluminum evaporation process, which can be manual for melting operator. Graphics are built on a base of evaluations, described in previous works.
|
| issn |
0235-5884 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/131096 |
| citation_txt |
Методика расчета потерь алюминия при получении сплавов системы Ti-Al в условиях электронно-лучевой гарнисажной плавки / М.М. Ворон // Процессы литья. — 2012. — № 6. — С. 22-25. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT voronmm metodikarasčetapoterʹalûminiâpripolučeniisplavovsistemytialvusloviâhélektronnolučevoigarnisažnoiplavki |
| first_indexed |
2025-11-26T00:18:50Z |
| last_indexed |
2025-11-26T00:18:50Z |
| _version_ |
1850600345471811584 |
| fulltext |
22 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2012. № 6 (96)
НОВЫЕ МЕТОДЫ И ПРОГРЕССИВНЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ ЛИТЬЯ
УДК 621.745.558.669.295
М. М. Ворон
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
МЕТОДИКА РАСЧЕТА ПОТЕРЬ АЛЮМИНИЯ ПРИ
ПОЛУЧЕНИИ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ Ti-Al В УСЛОВИЯХ
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ГАРНИСАЖНОЙ ПЛАВКИ
Представлен метод определения химического состава сплавов системы Ti-Al. Основная идея
статьи – создать графическое представление процесса испарения ал�миния� которое посл�-представление процесса испарения ал�миния� которое посл�- процесса испарения ал�миния� которое посл�-
жит инстр�кцией для плавильщика. Графики построены на базе вычислений� представленных
в предыд�щих работах.
Ключевые слова: электронно-л�чевая плавка� сплавы системы Ti-Al� �правление химиче-
ским составом.
Представлено метод визначення хімічного склад� сплавів системи Ti-Al. Основна ідея стат-Ti-Al. Основна ідея стат--Al. Основна ідея стат-Al. Основна ідея стат-. Основна ідея стат-
ті – створити графічне представлення процес� випаров�вання ал�міні�� яке сл�г�ватиме
інстр�кціє� для плавильника. Графіки поб�довано на основі розрах�нків� які представлено в
попередніх роботах.
Ключові слова: електронно-променева плавка� сплави системи Ti-Al� �правління хімічним
складом.
Method of titanium Ti-Al alloys chemical composition definition is shown. The aim of the article is to
create a graphical presentation of aluminum evaporation process� which can be manual for melting
operator. Graphics are built on a base of evaluations� described in previous works.
Keуwords: electron-beam� melting of Ti-Al alloys� chemical composition control.
Имеющийся опыт получения сплавов интерметаллидных соединений системы
Ti-Al методом электронно-лучевой гарнисажной плавки [1, 2] свидетельству-
ет о целесообразности этого метода и необходимости поиска новых решений с
целью оптимизации процесса плавки и совершенствования управления данным
процессом.
Речь идет, в первую очередь, об обеспечении заданного состава слитков или
отливок, полученных в тиглях разной емкости из различных шихтовых материалов.
Поскольку основным, а зачастую и единственным компонентом этих сплавов, ин-
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2012 № 6 (96) 23
Новые методы и прогрессивные технологии литья
тенсивно испаряющимся под действием электронного пучка, является алюминий,
большое внимание уделяется изучению поведения этого элемента в ходе плавки.
В работах [3-7] предлагается использовать уравнение Ленгмюра (1) для оценки
потерь летучих элементов в ходе электронно-лучевой плавки
α ρ γ
π
ω 0 M
= ,
2
i i i iN
RT
(1)
где ω – испарение, г/(см2 . с); αi – коэффициент конденсации; ρi
0 – парциальное
давление i-го элемента, мм рт. ст.; γi – коэффициент активности; Ni – мольная доля
i-го элемента; M – молярная масса; R – универсальная газовая постоянная; T –
температура, К.
В работе [3] описаны методика и алгоритм расчета конечного состава сплавов
системы Ti-Al электронно-лучевой выплавки, в основе которых лежит несколько пре-
образованное уравнение Ленгмюра, содержащее время как одну из переменных.
Используя данную методику и алгоритм расчета конечного состава сплавов
системы Ti-Al электронно-лучевой выплавки, а также методы математического про-
граммирования в среде MathCad 14, в данной работе сделали попытку графически
интерпретировать методику в качестве элемента технологической инструкции
проведения плавок.
Построенные на основе расчетов графики зависимости изменения содержания
алюминия от режима плавки (рисунок) позволяют выбрать наиболее оптимальные
параметры для получения сплава заданного состава. В таблице приведены значе-
ния мощности и предполагаемых температур области ванны и области действия
фокального пятна для каждой из шести кривых. Значения, по которым строили
графики, рассчитывали для площади испарения 100 см2 и площади фокального
пятна электронного луча 1 см2.
Графики кроме практической функции для технолога несут также аналитическую
нагрузку. Они отображают процесс испарения алюминия при разных мощностях
электронного луча и позволяют увидеть зависимость испарения от состава распла-
ва. На графиках отчетливо видно, что испарение алюминия протекает медленнее в
интервалах концентраций 80-70 и ниже 5 %мас.
Диапазон содержания алюминия выбирали с учетом его реального содержания
в сплавах, имеющих практическое назначение. Из таких же практических сооб-
Зависимость изменения содержания алюминия от времени плавки и
мощности нагрева, кВт: 1 − 30; 2 − 45; 3 − 60; 4 − 75 ; 5 − 90; 6 − 100
80
30
40
50
60
70
423630241812 6
0
10
20
Время, мин
605448
b′
56 4
d′c′ a′
2
3
1
с
d
a
b
A
l,
%
м
ас
.
24 ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2012. № 6 (96)
Новые методы и прогрессивные технологии литья
ражений выбирали кривые и диапазон времени, так как для накопления бόльшего
объема расплава, например, требуется вести плавку при повышенных мощностях
электронного луча или на протяжении более длительного времени.
Чтобы прогнозировать ход плавки, необходимо выбрать процент алюминия в
шихте на кривой, которая больше всего соответствует режиму, и опустить из этой
точки перпендикуляр на ось времени. Точка на оси будет нулевой. Далее следует
выбрать на той же линии точку желаемого состава и также опустить перпендикуляр
на ось времени. Расстояние между точками на оси и будет временем нахождения
алюминия в расплаве титана при выбранных мощностях (температурах).
В качестве примера рассмотрим предполагаемую плавку (рисунок), где в исход-
ной шихте находится 60 % Al при необходимости получить 40 %. Масса сливаемого
металла не обязательно должна быть большой (режим 2). Таким образом, точка a
соответствует начальному составу сплава при выбранном режиме, а точка a′ – ну-
левое время плавки. Точка b на кривой 2 соответствует конечному составу сплава,
а точка b′, соответственно, время, при котором его можно получить. Если отнять
от времени в точке b′ время в точке a′, получим время, равное 12 мин, которое и
будет временем плавки сплава системы Тi-Al с 60 %мас. Al в режиме 2 (45 кВт), из
которого получится сплав с 40 %мас. Al.
Если шихту с таким же составом необходимо переплавить для получения такого
же состава, но с бόльшим объемом сливаемого металла, подходящим можно счи-
тать режим 5. Для этого случая точки c и d означают соответственно начальный и
конечный составы, а точки c′ и d′ – начальное и конечное время плавки. Видно, что
для режима 5 задача решается при продолжительности плавки 6,0-6,5 мин.
Таким образом, построенные графики можно использовать для оптимизации
технологии электронно-лучевой плавки сплавов титана с различным содержанием
алюминия и управления их составом.
1. Одержання сплавів на основі інтерметалідних сполук методом електронно-променевої
гарнісажної плавки / М. І. Левицький, В. І. Мірошниченко, Т. В. Лапшук та ін. // МТОМ.
– 2002. – № 3. – С. 17-20.
2. Качество литых заготовок из интерметаллидных сплавов TiAl, полученных электронно-луче-
вой плавкой / Н. И. Левицкий, В. И. Мирошниченко, Т. В. Лапшук и др. // Процессы литья.
– 2010. – № 1. – С. 33-37.
3. Ворон М. М. Метод расчета испарения алюминия в интерметаллидных системах Ti-Al при
электронно-лучевом переплаве // Металл и литье Украины. – 2010. – № 11. – С. 31-33.
4. Заборонок Г. Ф.� Зеленцов Т. И.� Ронжин A. С.� Соколов Б. Г. Электронная плавка металлов.
– М.: Металлургия, 1965. – 291 с.
5. Патон Б. Е.� Триг�б Н. П.� Ахонин С. В. Электронно-лучевая плавка тугоплавких и высоко-
реакционных металлов. – Киев: Наук. думка, 2008. – 312 с.
Мощности и температуры для режимов, отображаемых
кривыми графика
Кривая 1 2 3 4 5 6
Р, кВт 30 45 60 75 90 100
Т ванны, К 1875 1900 1925 1950 1975 2000
Т ф.п, К 1925 1950 1975 2000 2025 2050
ISSN 0235-5884. Процессы литья. 2012 № 6 (96) 25
Новые методы и прогрессивные технологии литья
6. Электронно-лучевая плавка титана / Б. Е. Патон, Н. П. Тригуб, С. В. Ахонин и др. – Киев:
Наук. думка, 2006 – 246 с.
7. Bellot J-P.� Floris E.� Jardy A.� Ablitzer D. Numerical Simulation of the E.B.C.H.R. Process
// Electron Beam Melting and Refining State of Art. – Englewood, 1993. – P. 139-153.
Поступила 07.09.2012
УДК 669.715:621.74.043:620.178.15
А. Г. Борисов, Н. И. Тарасевич, И. В. Корниец,
А. И. Семенченко
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, Киев
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ХАРАКТЕРА СТРУКТУРЫ СЛИТКОВ
АЛЮМИНИЕВОГО СПЛАВА, ПОЛУЧАЕМОГО
В ТОНКОСТЕННОМ МЕТАЛЛИЧЕСКОМ КОКИЛЕ
Исследована взаимосвязь межд� начальными �словиями заливки ал�миниевого сплава и
типом его стр�кт�рной морфологии с помощь� прямого термического метода� математи-
ческого моделирования и вычислительного эксперимента. Пол�чен «график морфологий»�
позволя�щий прогнозировать рез�льтир��щ�� стр�кт�р� отливки.
Ключевые слова: прямой термический метод� морфология� математическое моделирова-
ние� отливка� скорость охлаждения.
Досліджено зв’язок між початковими �мовами заливання ал�мінієвого сплав� та типом його
стр�кт�рної морфології за допомого� прямого термічного метод�� математичного моде-допомого� прямого термічного метод�� математичного моде- прямого термічного метод�� математичного моде-
л�вання та обчисл�вального експеримент�. Одержано «графік морфологій»� що дозволяє
прогноз�вати рез�льт��ч� стр�кт�р� виливка.
Ключові слова: прямий термічний метод� морфологія� математичне модел�вання� виливка�
швидкість охолодження.
Relationship between conditions of production of aluminum casting and structure of its morphology
was studied using direct thermal method� mathematic modeling and calculation experiment. “Plot
of morphologies” was constructed to predict resulting structure of casting.
Keywords: direct thermal method� morphology� mathematical modeling� casting� the cooling rate.
Отливки с недендритной розеточной структурой можно получить при исполь-
зовании процесса реолитья [1], который предусматривает заливку металла в
жидкотвердом состоянии и основан на контролируемом зарождении и росте кри-
сталлов во время частичной кристаллизации.
На практике наиболее эффективно, с экономической точки зрения, проявил себя
прямой термический метод реолитья [2]. Среди его преимуществ можно выделить:
отсутствие дополнительного оборудования, а также необходимости в применении
модификаторов и др.
5
6
|