RU2585581C2 - Method and device for electron beam melting of metal with bottom drain for moulding ingots with complex configuration - Google Patents
Method and device for electron beam melting of metal with bottom drain for moulding ingots with complex configuration Download PDFInfo
- Publication number
- RU2585581C2 RU2585581C2 RU2014100657/02A RU2014100657A RU2585581C2 RU 2585581 C2 RU2585581 C2 RU 2585581C2 RU 2014100657/02 A RU2014100657/02 A RU 2014100657/02A RU 2014100657 A RU2014100657 A RU 2014100657A RU 2585581 C2 RU2585581 C2 RU 2585581C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- bath
- workpiece
- melt
- molten
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 28
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000002844 melting Methods 0.000 title description 12
- 230000008018 melting Effects 0.000 title description 10
- 238000000465 moulding Methods 0.000 title description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims abstract description 7
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 claims abstract description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 26
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 9
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 2
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims 4
- 239000000463 material Substances 0.000 claims 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 claims 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000030279 gene silencing Effects 0.000 abstract 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007713 directional crystallization Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- XUPZAARQDNSRJB-SJDTYFKWSA-N trans-dothiepin hydrochloride Chemical compound [Cl-].C1SC2=CC=CC=C2C(=C/CC[NH+](C)C)/C2=CC=CC=C21 XUPZAARQDNSRJB-SJDTYFKWSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области литейного производства и может быть использовано для литья любых металлов, включая тугоплавкие и химически активные.The invention relates to the field of foundry and can be used for casting any metals, including refractory and chemically active.
В качестве аналога способа дискового донного слива, принимается гарнисажная плавка с гарнисаж-расходуемым электродом (ГРЭ) [1], при которой плавление идет в охлаждаемом медном тигле, из которого полученный расплав сливается в кристаллизатор. Оставшийся гарнисаж при повторной плавке используется в качестве электрода. Данный способ не требует приготовления специальных электродов и может переплавлять как мелкогабаритную, так и крупногабаритную шихту.As an analog of the method of disk bottom discharge, skull molding with skull-consumable electrode (GRE) is adopted [1], in which melting takes place in a cooled copper crucible, from which the obtained melt is poured into a crystallizer. The remaining skull during re-melting is used as an electrode. This method does not require the preparation of special electrodes and can remelt both small-sized and large-sized charge.
Наиболее близким техническим решением является способ штамповки и импульсной обработки жидкого металла - “импульсной объемной штамповки” [2], при котором получение расплава осуществляется в проплавляемой заготовке, который затем поступает в штамп, где на расплав воздействуют газовым давлением, давлением прессования и ковки через пуансон, а при кристаллизации на расплав накладывают механические и электромагнитные колебания. Для получения ванны расплава в установку закладывается ранее наплавленный диск, при проплавлении которого происходит слив расплава в форму. Методы литья с кристаллизацией под давлением обеспечивают высокую плотность отливок, близкую к плотности деформируемых заготовок, и достаточно однородную структуру.The closest technical solution is the method of stamping and pulsed processing of liquid metal - “pulsed volumetric stamping” [2], in which the melt is produced in a melted billet, which then enters the stamp, where the melt is subjected to gas pressure, pressing and forging pressure through a punch , and during crystallization, mechanical and electromagnetic vibrations are imposed on the melt. To obtain a bath of melt, a previously deposited disk is laid in the installation during melting of which the melt is drained into a mold. Pressure crystallization casting methods provide a high density of castings, close to the density of deformable workpieces, and a fairly uniform structure.
Целью изобретения является повышение эффективности использования и расширения технических возможностей за счет получения изделий особо сложной формы из любых металлов, включая тугоплавкие и химически активные.The aim of the invention is to increase the efficiency of use and expand technical capabilities by obtaining products of a particularly complex shape from any metals, including refractory and chemically active ones.
Поставленная цель достигается тем, что известный способ электронно-лучевого донного слива (ЭЛДС) заключается в том, что набор объема ванны расплава металла производится в проплавляемой заготовке, установленной в тигле за счет электронно-лучевого переплава, при этом слив расплава в форму происходит за счет проплава днища ванны заготовки, отличающийся тем, что заготовка формируется из предварительно переплавляемой шихты в данном заглушенном тигле или за счет установки в тигель листовой шайбы с загрузкой на шайбу требуемой массы шихты, в полученной заготовке формируется гарнисаж, где удерживается ванна расплава, в момент слива которой достигается заданный объем, требуемый для качественного формирования отливки, тигель представляет из себя опору без дна, куда устанавливается заготовка. За счет электромагнитного перемешивания с помощью соленоида в ванне расплава при формировании заготовки и перед его сливом в форму, можно качественно усреднить в основном расплаве химические элементы, находящиеся в шихте, уменьшить испарение вещества из ванны, обеспечить более экономичную выплавку и увеличить объем выплавляемого расплава, расплав металла во время слива и кристаллизации может обрабатываться вибрацией и переменным электромагнитным полем. Устройство электронно-лучевого донного слива заключается в том, что в вакуумной камере электронно-лучевой пушкой наплавляется расплав металла в заготовке, сформированной из шихты, который удерживается в тигле над формой, установленной на подставку, отличающееся тем, что тигель выполнен в виде кольцевой опоры, куда может устанавливаться шайба из переплавляемого металла, на которую насыпается шихта требуемой массы или устанавливается охлаждаемое днище, на которое загружается шихта, переплавляемая в заготовку, днище тигля снабжено соленоидом для перемешивания расплава, который может охватывать форму и воздействовать на расплав при кристаллизации отливки, форма устанавливается на виброустройство, позволяющее передавать на расплав механические колебания, электронно-лучевая пушка в нижней части может быть снабжена отдельным откачным патрубком для дополнительного управления летучих примесей.This goal is achieved by the fact that the known method of electron beam bottom discharge (ELDS) is that the set volume of the molten metal bath is made in a melted billet installed in the crucible due to electron beam remelting, while the melt is drained into the mold due to melting of the bottom of the billet bath, characterized in that the billet is formed from a pre-melted mixture in this muffled crucible or by installing a sheet washer in the crucible with loading the required mass of the mixture in the washer, in p The billet is formed on the billet, where the melt bath is held, at the moment of discharge of which a predetermined volume is required, which is necessary for high-quality casting formation, the crucible is a support without a bottom where the billet is installed. Due to electromagnetic stirring with the help of a solenoid in the melt bath during the formation of the preform and before its discharge into the mold, it is possible to qualitatively average the chemical elements in the charge in the main melt, reduce the evaporation of the substance from the bath, provide more economical smelting and increase the volume of the melt being melted, melt metal during discharge and crystallization can be processed by vibration and an alternating electromagnetic field. The device of electron beam bottom discharge consists in the fact that a molten metal is deposited in a vacuum chamber by an electron beam gun in a billet formed of a charge that is held in a crucible above a mold mounted on a stand, characterized in that the crucible is made in the form of an annular support, where a washer of remelted metal can be installed, onto which a charge of the required mass is poured, or a cooled bottom is installed, onto which a charge is remelted into the workpiece, the bottom of the crucible is equipped with saline idom melt mixing, which can cover the shape and influence the melt during the crystallization of the casting, the form is mounted on sample catcher, allowing to transmit the mechanical vibrations of the melt, the electron beam gun in the lower part can be provided with individual of the exhaust pipe to further control the volatile impurities.
Предложенный способ реализует установка, представленная на Фиг.1, которая состоит из вакуумной камеры 1; электронно-лучевой пушки 2, которая плавит лучом 3 металлическую заготовку 4, в которой создается ванна расплава 5. Заготовка удерживается на опоре 6. Под заготовкой расположена форма 7, установленная на подставку 8, которая снабжена виброустройством 9. Под опорой расположен соленоид 10 и нижний датчик слежения 11, сверху расположен датчик слежения 12. Для создания вакуума в камере плавления уставлен патрубок 13, для более надежной работы пушки, ниже нее может быть установлен другой откачной патрубок 14.The proposed method implements the installation shown in figure 1, which consists of a
На Фиг.1 показан первый этап работы устройства. Для создания ванны расплава 5 необходимого объема на опору 6 устанавливается заготовка 4, представляющая из себя круг, выполненный из листа. На заготовку можно загружать по весу необходимое количество шихты, чтобы выплавлять требуемую массу ванны расплава 5 перед сливом его в форму 7. Пушка 2 лучом 3 расплавляет шихту, при этом образуется ванна расплава 5 и образуется гарнисаж в виде заготовки 4, за счет охлаждения расплава на опоре 6. Опора 6 может быть выполнена из тугоплавкого материала, например графита, или может быть выполнена из охлаждаемой меди.Figure 1 shows the first stage of operation of the device. To create a bath of
Для усреднения лигатуры в ванне расплава под опорой установлен соленоид 10, при подаче тока на который ванна расплава будет вращаться. Ток можно подавать в разных направлениях, с различной периодичностью, тем самым ванна расплава может вращаться в разные стороны.To average the ligature in the melt bath, a
Нижний датчик слежения 11 наблюдает за днищем заготовки, в которой удерживается ванна расплава. По силе свечения и диаметру светового пятна специализированная программа может определять объем наплавляемой ванны. Датчик слежения 12, установленный над ванной расплава, так же служит для определения объема расплава, отслеживая перемещением отклонение луча и отслеживая свечение и диаметр ванны расплава. Во время плавления над ванной расплава взлетают испарения различных химических элементов, которые улавливаются вакуумной системой, вылетая через патрубок 13. Но часть испарений может попадать внутрь пушки, нарушая стабильность ее работы.The
Для устранения данного недостатка пушку можно устанавливать не строго по оси камеры плавления, а под углом. Также под пушкой можно поместить дополнительный патрубок 14, который захватывает испаряющиеся вещества, долетающие до пушки.To eliminate this drawback, the gun can be installed not strictly along the axis of the melting chamber, but at an angle. Also, an
На Фиг.2 показан момент конечной работы устройства. После того как ванна металла достигает днища заготовки, производится ее слив в виде струи 15 в форму 7. Момент слива расплава фиксируется нижним датчиком 11, относительно которого включается виброустройство 9, которое передает вибрацию на подставку 8 и далее на форму 7. За счет вибрации измельчается зерно отливки и производится заливка более тонкостенных деталей. Формирование качественного металла и измельчение структуры отливки может производиться за счет электромагнитного поля соленоида 10. Подавая на соленоид пульсирующий или переменно-направленный ток с различной периодичностью, возникающее электромагнитное поле, воздействуя на расплав, вызывает в нем разнонаправленные потоки. Если воздействие электромагнитного поля не прекращается во время кристаллизации отливки, это также способствует получению наиболее мелкозернистой структуры металла. Для более эффективного воздействия на металл в форме соленоид 10 возможно делать более длинным по высоте таким образом, чтобы он охватывал не только опору 6, но и форму 7. Луч 3 подогревает расплав до момента его полного слива в форму, также подогрев расплава можно осуществлять в самой форме, обеспечивая направленную кристаллизацию в отливке. После кристаллизации отливки 16 в форме нагрев прекращается, после остывания отливки до заданной температуры отключается вакуумная система и устройство разгерметизируют для извлечения формы с отливкой. Для повторной плавки на опору 6 можно снова установить круглую листовую шайбу 4, на которую грузится шихта определенной массы. В качестве шихты можно использовать металл любой фракции, а также отходы от предшествующей плавки.Figure 2 shows the time of the final operation of the device. After the metal bath reaches the bottom of the workpiece, it is drained in the form of a
Изготовить шайбу 4 возможно за счет наплавления на опоре 6, предварительно заглушив снизу опору охлаждаемым днищем, куда нагружается шихта необходимой массы. После плавления шихты на опоре и днище кристаллизуется шайба, которая в дальнейшем повторно плавится, но уже без днища для слива ванны расплава в форму.It is possible to make the
Необходимо отметить, что данный способ плавления металлов практически 100% позволяет вовлекать в ту же печь отходы от предшествующей плавки, вне зависимости от источника нагрева. Данная особенность позволяет резко снизить себестоимость производства металлов, особенно химически активных и применять данную конструкцию на вновь осваиваемых производствах.It should be noted that this method of melting metals almost 100% allows you to draw waste from the previous melting into the same furnace, regardless of the source of heating. This feature allows you to drastically reduce the cost of production of metals, especially chemically active ones, and apply this design to newly mastered industries.
После производства на печи детали ей не требуется поверхностная обточка, так как эта поверхность очень ровная и чистая. Технология имеет не только большую производительность и компактность, но и возможность производить сложную по конфигурации продукцию, включая производство плит, листов, фасонных изделий и т.п. Эта технология не требует особо сложной системы управления, больших капиталовложений и производственных площадей.After manufacturing the part on the furnace, it does not need surface turning, since this surface is very smooth and clean. The technology has not only great productivity and compactness, but also the ability to produce products that are complex in configuration, including the production of plates, sheets, shaped products, etc. This technology does not require a particularly complex management system, large investments and production facilities.
Данное оборудование может найти свое применение в местах производства и скопления отходов, позволяя значительно снижать себестоимость продукции, кроме того, при освоении производства литья деталей малыми предприятиями.This equipment can find its application in places of production and accumulation of waste, allowing to significantly reduce the cost of production, in addition, in the development of the production of casting parts by small enterprises.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
[1]. Андреев А.Л. и др. - Титановые сплавы. Плавка и литье титановых сплавов. - М.: Изд-во “Металлургия”, 1994 г, стр.172-178.[one]. Andreev A.L. et al. - Titanium alloys. Melting and casting of titanium alloys. - M.: Publishing House "Metallurgy", 1994, pp. 172-178.
[2]. Волков А.Е. - Патент РФ №2194595 “Способ штамповки и импульсной обработки жидкого металла - Импульсной объемной штамповки”, - С2, 7B22D 18/02, 10.03.2000 г.[2]. Volkov A.E. - RF patent No. 2194595 “Method of stamping and pulsed processing of liquid metal - Pulse volume punching”, - C2, 7 B22D 18/02, 03/10/2012,
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014100657/02A RU2585581C2 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Method and device for electron beam melting of metal with bottom drain for moulding ingots with complex configuration |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014100657/02A RU2585581C2 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Method and device for electron beam melting of metal with bottom drain for moulding ingots with complex configuration |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014100657A RU2014100657A (en) | 2015-07-20 |
| RU2585581C2 true RU2585581C2 (en) | 2016-05-27 |
Family
ID=53611384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014100657/02A RU2585581C2 (en) | 2014-01-09 | 2014-01-09 | Method and device for electron beam melting of metal with bottom drain for moulding ingots with complex configuration |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2585581C2 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4254817A (en) * | 1979-05-30 | 1981-03-10 | Iwatani Sangyo Kabushiki Kaisha | Metal casting apparatus |
| US4919191A (en) * | 1988-05-17 | 1990-04-24 | Jeneric/Pentron Incorporated | Molten-metal forming method and apparatus which are bottom-loading, bottom-pouring and bottom-unloading |
| RU2194595C2 (en) * | 2000-03-10 | 2002-12-20 | Волков Анатолий Евгеньевич | Method for forging liquid metal and impulse treating of it so called "impulse die forging" |
| RU2209841C2 (en) * | 1998-03-30 | 2003-08-10 | Волков Анатолий Евгеньевич | Metal pouring method |
| RU2003103433A (en) * | 2003-02-05 | 2004-08-27 | Анатолий Евгеньевич Волков | METHOD AND DEVICE OF INDUCTION BOTTOM DRAIN |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2319752C2 (en) * | 2003-02-05 | 2008-03-20 | Анатолий Евгеньевич Волков | Method for induction melting of metal and apparatus for performing the same |
-
2014
- 2014-01-09 RU RU2014100657/02A patent/RU2585581C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4254817A (en) * | 1979-05-30 | 1981-03-10 | Iwatani Sangyo Kabushiki Kaisha | Metal casting apparatus |
| US4919191A (en) * | 1988-05-17 | 1990-04-24 | Jeneric/Pentron Incorporated | Molten-metal forming method and apparatus which are bottom-loading, bottom-pouring and bottom-unloading |
| RU2209841C2 (en) * | 1998-03-30 | 2003-08-10 | Волков Анатолий Евгеньевич | Metal pouring method |
| RU2194595C2 (en) * | 2000-03-10 | 2002-12-20 | Волков Анатолий Евгеньевич | Method for forging liquid metal and impulse treating of it so called "impulse die forging" |
| RU2003103433A (en) * | 2003-02-05 | 2004-08-27 | Анатолий Евгеньевич Волков | METHOD AND DEVICE OF INDUCTION BOTTOM DRAIN |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2014100657A (en) | 2015-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3029165B1 (en) | Method for separating gold-silver alloys by vacuum distillation and device for realization thereof | |
| EP2819798A1 (en) | System for metal atomisation and method for atomising metal powder | |
| WO2010068140A1 (en) | Method and apparatus for electron-beam or plasma-jet melting of metal from a crystallizer into a crystallizer | |
| RU2585581C2 (en) | Method and device for electron beam melting of metal with bottom drain for moulding ingots with complex configuration | |
| RU2209841C2 (en) | Metal pouring method | |
| FR2386612A1 (en) | LIQUATION PROCESS FOR THE TEMPERATURE OF ZINC OF DIRT FROM GALVANIZING BATHS | |
| JP4655292B2 (en) | Scrap silicon refining equipment using electron beam | |
| JP7132717B2 (en) | Method for producing ingot made of titanium alloy | |
| JP2007523311A (en) | Method and apparatus for cleaning the periphery in a cryogenic furnace refining | |
| RU2338622C2 (en) | Method and device of disk bottom tapping of volkov's system | |
| RU2736949C2 (en) | Method of ingot forming in crystallizers of special-metallurgical furnaces | |
| RU2319752C2 (en) | Method for induction melting of metal and apparatus for performing the same | |
| JP7256385B2 (en) | Manufacturing method and manufacturing apparatus for titanium alloy ingot | |
| RU2546948C1 (en) | Method of aluminium alloys treatment | |
| RU2286398C2 (en) | Method for metal casting with the use of lining slag as consumable electrode | |
| RU2283205C2 (en) | Metal centrifugal casting process without turning off heat source | |
| RU2002105685A (en) | The method of casting metal using a skull as a consumable electrode | |
| JPWO2020059090A1 (en) | Titanium alloy ingot manufacturing method and manufacturing equipment | |
| RU2770807C1 (en) | Method for producing blanks from low-alloy copper-based alloys | |
| RU2660784C2 (en) | Device for vacuum melting of refractory and reactive metals | |
| RU2612867C2 (en) | Method of melting highly reactive metals and alloys based thereon and device therefor | |
| JP2020121332A (en) | Titanium ingot | |
| SU713174A1 (en) | Me obtaining ingots | |
| RU2598020C2 (en) | Method and device for production of laminated ingots | |
| RU2405660C1 (en) | Method of smelting metals and alloys |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20190819 |