Электронно-лучевая плавка
Плавка вольфрама
Наряду с методами порошковой металлургии в последнее время, в связи с развитием техники, применяют дуговую и электроннолучевую плавку вольфрамового порошка с последующей обработкой металла давлением.
2.1.19.1. Дуговая плавка
Дуговую плавку проводят в вакууме с расходуемым вольфрамовым электродом, спеченным из порошка и охлаждаемым медным тиглем - кристаллизатором. Получают любые по размерам заготовки, от 500 до 3000 кг.
Штабики стыковой сваркой связывают в прутки 1¸2,5 м и связывают в пакеты по 4¸16 прутков. Металл плавится в дуге между верхним расходуемым электродом (из спечённых штабиков) и нижним расплавленным металлом Расходуемый электрод перемещается вниз по мере оплавления. Выплавляемый металл стекает в медный кристаллизатор, охлаждаемый водой. Кристаллизатор покрыт защитным гарниссажем. Процесс плавки ведут в вакууме. Плавку ведут большей частью на постоянном токе при полярности: расходуемый электрод – катод, расплав – анод. Длина дуги составляет 2¸3 см. Постоянство напряжения дуги (30¸60 В) поддерживается автоматически за счёт регулирования расстояния между электродами. Сила тока – 2¸3 кА. Температура жидкого металла больше его температуры плавления на 150¸180 °C.
Для удаления O2 из вольфрама в состав электрода, при приготовлении, вводят небольшие количества Ti, Zr, или C. Эти добавки можно вносить и в зону дуги. Так как при дуговой плавке в расплавленном состоянии находится кратковременно небольшая доля металла, легирующие добавки распределяются неравномерно. Для получения однородного по составу слитка обычно проводят повторную плавку.
После вакуумной дуговой плавки с раскислением содержание примесей в вольфраме снижается и находится в пределах, %:кислород 1∙10-3¸10-4; водород 3∙10-4¸10-5; азот 1∙10-3¸10-4; углерод 2∙10-3. Получающиеся слитки имеют крупнокристаллическую структуру, что усложняет обработку давлением. С целью получения слитков с мелкозернистой структурой иногда используют гарниссажную плавку с разливом металла в изложницу.
Нагрев и плавка металла осуществляется электронным пучком. При напряжении 30¸35 кВ, подавляющая часть энергии переходит в тепловую, и лишь незначительное количество в рентгеновскую.
Печь состоит из электронной пушки, в которой создаётся управляемый поток электронов, плавильной камеры и источника постоянного тока. Процесс ведут в вакууме.
Детали пушки: катод – диски вольфрама или тантала, полый анод, фокусирующая электромагнитная катушка и диафрагма. Электронный пучок через диафрагму выходит в плавильную камеру. Мощность пушки зависит от диаметра выплавляемых слитков.
В отличие от дуговой, в электронно-лучевой печи металл можно перегреть больше чем на 200 °C(~ на 1000 °C) выше температуры плавления.
Получающиеся слитки вольфрама имеют крупнокристаллическую структуру, поэтому после электронно-лучевой плавки их переплавляют дуговой плавкой.
2.2. Металлургия молибдена