ЛИВАРНІ ДЕФЕКТИ ВИЛИВКІВ З ТИТАНОВОГО СПЛАВУ Ti-36AL Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

УДК 669.295

В. С. Голтвяниця, Е. I. Цив 'рко, С. К. Голтвяниця

ЛИВАРН1 ДЕФЕКТИ ВИЛИВК1В З ТИТАНОВОГО

СПЛАВУ Т1-36АЬ

Вивчено вплив р1зних метод1в переплаву (електронно-променевого, електро-дугового у атмосфер\ аргону та вакуумно-дугового) на утворення ливарних дефект1в у виливках з\ сплаву Т\-36А1. Встановлено, що як1сн1 катоди для нанесення пл1вок та зносост1йких покритт1в на детал1 енергетичних установок одержано вакуумно-дуговим переплавом.

Лит катоди зi сплаву Т1-36Д! використовуються у вакуумних установках типу " Булат-3", "Булат-20", "Пуск", ННВ-6.1, ННВ-6.2, ННВ-6.6 для нанесення плiвок та зносостiйких покриттiв на деталi енергетичних установок. Погана якють матерiалу катоду призводить до нестабтьного процесу роботи вка-заних установок, порушення вакууму та каплеут-ворення. У зв'язку з цим одержання в катодах щтьноТ макроструктури без ливарних дефеклв, низького вмiсту неметалевих домшок (О2, N2, Н2, С) е важливим та актуальним в процесах якюноТ конденсаци металу з плазми при юнному бомбар-дуваннi (метод К1Б) [1].

Вiдомi вакуумно-iндукцiйнi, електронно-проме-невi, електро-дуговi, вакуумно-дугов^ електрошла-ковi методи плавки титанових сплавiв [2, 3, 4, 5]. Однак, для сплаву И-36Д! дос не виявлена оптимальна технолопя переплаву та отримання якiсних виливш.

В дан1й робот1 вивчався вплив рiзних методiв переплаву (електронно-променевого, електро-дуго-вого у атмосферi аргону та вакуумно-дугового) на утворення ливарних дефеклв у виливках з1 сплаву И-36Д!.

Литi катоди вагою 2 кг i 6 кг, дiаметром 85 мм, висотою 80 мм i 260 мм; вагою 0,9 кг, дiаметром 67 мм, висотою 65 мм; вагою 0,8 кг, верхым дiа-метром 70 мм, нижым дiаметром 60 мм та висотою 60 мм одержували вщповщно трьома методами виплавки - електронно-променевим, ваку-умно-дуговим та електро-дуговим у атмосферi аргона.

Вакуумно-дуговим переплавом сплав плавили у лабораторий вакуумно-дуговм печi при силi стру-

му близько 2000-2500 А, напрузi 40-50 В. Перед початком плавки вакуумуванням в камерi печi досягали залишкового тиску 0,12 Па. Наплавлення ви-ливкiв шляхом розплавлення витратного електро-ду вели у мщний цилiндричний водоохолоджуваль-ний кристалiзатор. Витратний електрод виготовля-ли з губчатого титану марки ТГ 110 М ГОСТ 1774679 з твердютю 110 НВ та крупнютю 5-10 мм та алю-мУю марки А8 (табл. 2) ГОСТ 11070-74 у виглядi гранул розмiром 8-12 мм. При цьому доля губчатого титану складала - 64 %, алюмiнiю - 36 %.

Електро-дуговим переплавом сплав плавили у лабораторий електро-дуговiй печi при силi струму близько 400 А, напрузi 50-60 В i температурi 1800 °С. Перед початком плавки вакуумуванням в ка-мерi печi досягали залишкового тиску 0,12 Па, пюля чого камера заповнювалась аргоном до тиску 50 кПа. Наплавлення виливш вели у мщну коычну водоохолоджувальну виливницю. Зливки виготов-ляли шляхом послщовного розплавлення спресо-ваних шихтових брикетiв дiаметром 20 мм, що по-давалися спецiальним дозатором. Склад шихтових брикелв був таким же, як i витратних електродiв для вакуумно-дугового переплаву (табл. 1, табл. 2).

Електронно-променевим переплавом на установи ЛМТ шихту розплавляли у вакуумi 1,3510-5 Па, при силi струму 5 А, напрузi 20-30 кВ i пере-грiвали до температури 1800 °С, а далi заливали у графп"овий кокiль дiаметром 100 мм та висотою 450 мм. Склад шихти був таким же, як i витратних елек-тродiв для вакуумно-дугового переплаву (табл. 1, табл. 2).

Таблиця 1 - Склад губчатого титану марки ТГ 110М за ГОСТ 17746-79, % (за масою)

л Бе N1 С С1 N О

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)

А1 Бе гп Си Мп Л

Основа < 0,1 < 0,1 < 0,03 < 0,01 < 0,009 < 0,02

© В. С. Голтвяниця, Е. I. Цивiрко, С. К. Голтвяниця 2006 г.

/55Л/1727-0219 Вестникдвигателестроения № 2/2006

- 185 -

Рентгешвським просвiчуванням вивчали суцтьнють виливкiв. При цьому встановили, що електронно-променевий метод одержання ви-ливмв привiв до утворення внутрiшнiх раковин (рис. 1, рис. 2, а, б) та осьовоТ' дiрчастостi (рис. 1). Одночасно виявлено безлiч газових раковин у центральна частин виливка (рис. 1, рис. 2, а, б).

Рис. 1. Раковини та осьова д1рчаст1сть у виливку, отрима-ного електронно-променевим переплавом, х0,1

Вивчали вплив величини залишкового тиску у плавильнш камерi на щшьшсть виливка. Зi збiльшенням тиску попршуються умови дегазацiТ' розплаву в тиглк По всьому об'ему виливка, отри-маного електро-дуговим переплавом у атмосферi аргона, виявленi газоусадковi раковини I пори, ям в бтьшост випадкiв мали сферичну форму (рис. 3) й швидше за все виникали внаслщок видiлення водню, розчиненого у редкому металi, в зонах зни-женого тиску в металк кавiтацiйних пустотах та за-родках усадкових порожнин.

Виливок, отриманий плавкою витратного елект-роду у вакууму мав газовi та усадковi пори у ко-ронi (рис. 4), яку по™ вiдрiзали при виготовленн кiнцевоТ' деталi.

Рис. 3. Газоусадков1 раковини I пори у виливку, отримано-го електро-дуговим переплавом у атмосфер! аргона

а

б

Рис. 2. Результати рентгеывського просв1чування виливка, отриманого електронно-променевим переплавом, х0,8: а - вид зверху; б - вид збоку

Рис. 4. Газов1 та усадков1 пори у виливку, отриманого плавкою витратного електроду у вакуумно-дуговм печ1, х0,8

Таким чином, отримання якюних катодiв для юнно-плазмового нанесення покриттiв серед всiх розглянутих методiв можливе тiльки вакуумно-ду-говим переплавом.

Список лп"ератури

1. Барвинок В.А. Управление напряженным состоянием и свойства плазменных покрытий. -М.: Машиностроение, 1990. - 384 с.

2. Латаш Ю.В., Шейко И.В., Бернадский В.Н. Индукционный переплав в секционном кристаллизаторе, возможности и перспективы применения его для переплава титановых отходов. // Проблемы специальной электрометаллургии. - Киев. - 1986. - № 2 (6).

3. Грубер Г. Плавка металлов электронным лу-

чом. - М.: Изд-во иностр. лит., 1963.- 69 с.

4. Клайтс П.Г., Билл Р.А. Выплавка слитков и фасонных отливок методом индукционно-шлако-вой плавки // Электрошлаковый переплав. -Киев: Наук. думка, 1977. - С. 185-190.

5. Бибиков Е. Л., Глазунов С.Г., Неуструев А. А. Титановые сплавы. Производство фасонных отливок из титановых сплавов. - М.: Металлургия, 1983. - 296 с.

Поступила в редакцию 24.05.2006 г.

Изучено влияние различных методов переплава (элетронно-лучевого, электро-дугово-го в атмосфере аргона и вакуумно-дугового) на образование литейных дефектов в отливках из сплава Ti-36Al. Установлено, что качественные катоды для нанесения плёнок и износостойких покрытий на детали энергетических установок получены вакуумно-дуговым переплавом.

Influence of different remelting methods (electron-beam, electro-arc in argon atmosphere and vacuum-arc) on casting defects formation in cast products from Ti-36Al alloy was studied. Qualitative cathodes for film and wearproof coatings application on power generating system parts, which were received by vacuum-arc remelting, were determined.

ISSN 1727-0219 Вестникдвигателестроения № 2/2006

- 187 -