ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ НАПЛАВКА

Введение
 

Электронно-лучевая наплавка (ЭЛН) — это процесс получения на поверхности детали покрытия заданной формы и свойств с помощью электронного луча [1, 2]. Эта технология позволяет формировать одно- и многослойные покрытия различного функционального назначения (упрочняющие, износостойкие, жаропрочные, жаростойкие и т. д.) на поверхности изделий из стали, чугуна, меди, бронзы и других сплавов. При ЭЛН не возникает проблем адгезии. Высокая повторяемость результатов технологии электронно-лучевой наплавки в совокупности с гибкостью управления технологическим процессом позволяет формировать покрытия с необходимой структурой и заданными свойствами. ЭЛН реализуется в специализированных установках. Технологический процесс полностью автоматизирован.

 

Электронно-лучевая наплавка
 

Технология электронно-лучевой наплавки основана на уникальной способности электронного луча концентрировать энергию. Так, например, электронный луч мощностью несколько киловатт можно сфокусировать в пятно диаметром меньше миллиметра. Если его направить на поверхность детали, то металл мгновенно начнет плавиться в области падения луча. При этом сама деталь останется холодной, и, если луч убрать, — металл мгновенно кристаллизуется. Принцип электронно-лучевой наплавки показан на

 рис. 1. Электронный луч создает на поверхности детали ванну расплавленного металла. В него с помощью дозатора подается порошок, частицы которого создают на поверхности покрытие с необходимыми свойствами. Наплавляемая деталь перемещается внутри вакуумной камеры относительно неподвижной электронной пушки и порошкового дозатора, или электронная пушка с дозатором перемещаются относительно неподвижной детали.

Рис.1. Принцип электронно-лучевой наплавки.

Технология многопроходной электронно-лучевой наплавки основана на явлении «вмораживания» порошка в жидкометаллическую ванну расплава. При каждом последующем проходе «вмораживается» новая порция порошка и расплавляется предыдущая. Порошок, подаваемый в жидкометаллическую ванну расплава, ускоряет процесс ее кристаллизации, способствуя при этом формированию мелкозернистой структуры и уменьшению остаточных напряжений в наплавляемом покрытии. Необходимая толщина наплавленного слоя достигается путем изменения скорости подачи порошка или увеличения числа проходов. Большая скорость кристаллизации способствует формированию однородной мелкодисперсной структуры наплавленного слоя.

Для электронно-лучевой наплавки пригодны порошки, имеющие дисперсность 50–350 мкм. Порошки, дисперсностью менее 50 мкм, обладают недостаточной сыпучестью в вакууме, и поэтому трудно обеспечить их подачу непосредственно в ванну расплава. Для расплавления порошков крупнее 350 мкм требуется больший энерговклад, что приводит к дополнительному проплавлению основы и увеличению остаточных напряжений.

В зависимости от формы изделий и требований к покрытию могут быть использованы различные схемы нанесения покрытий (

рис. 2).

 

Рис. 2. Схема процесса электронно-лучевой наплавки.

Параметрами, характеризующими процесс наплавки, являются энергия и ток электронного луча, его диаметр, размеры и форма развертки луча на поверхности детали, скорость перемещения детали, скорость подачи порошка.
Отличительной особенностью ЭЛН является протяженная (до 1 мм) переходная зона «основа-покрытие» (рис. 3). Поскольку порошок вплавляется в поверхность детали, свойства материала от основы к покрытию меняются плавно. Понятие адгезии при таком способе нанесения покрытий исчезает. Более правильно говорить не о нанесении, а о формировании покрытия на поверхности детали (рис. 4).

 

Рис. 3. Распределение микротвердости.

 

Рис. 4. Поперечный разрез медной подложка-покрытие. горловины фурмы с покрытием.

 

Оборудование для электронно-лучевой наплавки
 

Оборудование для ЭЛН состоит из вакуумной камеры, размеры которой определяются номенклатурой обрабатываемых изделий, электронной пушки и манипулятора. На рис. 5 показан внешний вид установки для ЭЛН. Эта установка эксплуатируется на Западно-Сибирском металлургическом комбинате с 2007 года. На ней осуществляется нанесение покрытий на поверхность кислородных фурм, лопатки эксгаустера и другие изделия, применяемые в металлургии.

 

Рис. 5. Внешний вид установки ЭЛН.

 

Процесс наплавки сопровождается интенсивным выбросом паров и газов из зоны наплавки. Поэтому для генерации электронного пучка используются пушки с плазменным катодом [3, 4]. Эти пушки не содержат накаленных электродов и деталей, что делает их не чувствительными к химически активным и тугоплавким парам обрабатываемых материалов. Они способны работать в условиях наплавки без применения специальных мер защиты эмиттера.

Эмиссия электронов в пушках осуществляется из плазмы отражательного низковольтного разряда с полым катодом [4]. Электроны, выходящие из плазмы, попадают в высоковольтное электрическое поле, ускоряются в нем, формируются в луч и фокусируются магнитным полем фокусирующей системы. Ток электронной эмиссии из плазмы регулируется изменением разрядного тока.

В конструкции пушек использованы металлокерамические узлы, герметичность и механическая прочность которых обеспечивается электронно-лучевой сваркой. Корпуса пушек имеют внутрикамерное исполнение. Конструкция корпуса обеспечивает легкий и удобный доступ к катодному узлу для периодического обслуживания. На рис. 6 представлен внешний вид пушки, установленной на манипуляторе установки.

 

Рис. 6. Внешний вид пушки.

 

Манипулятор предназначен для перемещения изделия относительно пушки. При больших габаритах изделий можно перемещать пушку относительно изделия.

 

Примеры промышленного применения технологии ЭЛН
 

В таблице 1 представлен краткий перечень возможностей электронно-лучевой наплавки в зависимости от состава наплавочных материалов и требуемых свойств покрытий с указанием конкретных областей применения.

 

 

Ниже приведены фотографии некоторых изделий с нанесенными покрытиями.

Стальные лопатки эксгаустера для производства агломерата с покрытием из карбидосталей. Износостойкость упрочненных лопаток увеличилась в 2–3 раза (рис. 7).

 

Рис. 7. Стальные лопатки эксгаустера для производства агломерата с покрытием из карбидосталей.
 

Медные наконечники кислородных фурм конвертерного и доменного производства с покрытиями из дисперсионно твердеющих сплавов (рис. 8

) используются на ОАО «ЗСМК» с 2000 г. Срок службы фурм увеличился с 3,5 месяцев до 3 лет.

 

Рис. 8. Медные наконечники кислородных фурм с покрытиями из дисперсионно твердеющих сплавов.

Для упрочненных зубьев ковша экскаватора «Камацу» (рис. 9) и подобных деталей использовался порошок с азотсодержащей хромомарганцевой сталью с карбонитридным упрочнением. После испытаний в Японии на «Камацу» увеличение срока службы зубьев составило в песчаном грунте в 7–8 раз, в скальном грунте 1.7-2.8 раза по сравнению со штатными зубьями.

 

Рис. 9. Упрочненные зубья ковша экскаватора «Камацу».
 

С. И. Белюк , И. В. Осипов, С. Ю. Раскошный
Томские электронные технологии (ООО «ТЭТа»)

 

Литература

1. В. Е. Панин, С. И. Белюк, В. Г. Дураков, Г. А. Прибытков, Н. Г. Ремпе. Электронно-лучевая наплавка в вакууме: оборудование, технология, свойства покрытий Сварочное производство, 2000, № 2 с. 34–38.
2. В. Е. Панин, В. Г. Дураков, Г. А. Прибытков, И. В. Полев, С. И. Белюк. Электронно-лучевая наплавка порошковых карбидосталей//Физика и химия обработки материалов, 1998, № 6, с. 53–59.
3. С. И. Белюк, И. В. Осипов, Н. Г. Ремпе. Промышленное применение электронных источников с плазменным эмиттером. Известия высших учебных заведений. Физика, 2001, т. 44, № 9, с. 77–84.
4. С. Ю. Корнилов, И. В. Осипов, А. Г. Рау, Н. Г. Ремпе. Оборудование для электронно-лучевых технологических процессов. ПРИБОРЫ. 2007. № 6 (84), с. 8–12.

Электронно-лучевая наплавка — Студопедия

Электронно-лучевая наплавка (ЭЛН) осуществляется в вакууме за счет плавления основного и присадочного материалов с помощью электронного луча. Как лазерный, так и электронный луч являются высококонцентрированным источником энергии. По сравнению с низким КПД нагрева при лазерной обработке (3 – 7 %) электронно-лучевая наплавка имеет более высокий КПД, составляющий 85 – 95 %. Электронный пучок позволяет раздельно регулировать нагрев и плавление основного и присадочного материалов, а также свести к минимуму их перемешивание. Наплавка производится с присадкой сплошной или порошковой проволоки. Так как наплавка производится в вакууме, то шихта порошковой проволоки может состоять из одних легирующих компонентов.

В состав установки для электронно-лучевой наплавки износостойких покрытий входят вакуумная камера 1(рис. 8.11) с откачными средствами, механический манипулятор 7 с электроприводом 6, устройство 8 для дозированной подачи порошкового материала в зону расплава и электронный источник 2. Устройство для питания электронного источника состоит из блока питания разряда 3, высоковольтного блока 4, блоков питания фокусирующей катушки и отклоняющей системы 5. Порошковый дозатор 8 обеспечивает стабильную подачу наплавляемого материала в зону действия электронного луча, а блок управления формирует развертку луча в виде одной или нескольких линий, направленных поперек движения наплавляемого изделия 9

. Высоковольтный блок 4 служит для преобразования сетевого трехфазного напряжения в выпрямленное высокое напряжение. Манипулятор 6 служит для перемещения изделия в процессе наплавки.

Для ЭЛН в вакууме пригодны порошки дисперсностью 50 – 350 мкм. При дисперсности менее 50 мкм порошки недостаточно сыпучи в вакууме и поэтому трудно обеспечить их подачу непосредственно в ванну расплава. Для расплавления порошков крупнее 350 мкм требуется больше энергии, что приводит к дополнительному проплавлению основы, увеличению остаточных напряжений и росту зерна в покрытии.

Параметрами, характеризующими процесс наплавки, являются: ускоряющее напряжение, ток электронного пучка, расстояние фокусирующей системы до поверхности обрабатываемой детали, диаметр и длина развертки пучка, скорость перемещения детали.

В основном покрытия, полученные ЭЛН, применяют для защиты поверхностей, подвергающихся различным видам абразивного и эрозионного изнашивания. Так как технология ЭЛН удобна для нанесения «толстых» покрытий, то её применяют для восстановления деталей с толщиной изношенного слоя до 10 мм. Освоены технологические процессы восстановления и упрочнения новых деталей машин и инструмента широкой номенклатуры.

Химический и фазовый состав наплавляемого покрытия выбирают с учетом условий работы конкретной детали. При этом износостойкость покрытий, полученных ЭЛН, значительно превышает износостойкость покрытий, наносимых традиционными методами (в 2 – 5 раз) по сравнению с намыленными порошковыми покрытиями и в 1,5 – 2 раза по сравнению с намыленными и оплавленными порошковыми покрытиями.

Основные достоинства ЭЛН: малое проплавление основного металла; возможность наплавки слоев малой толщины.

Основные недостатки ЭЛН: сложность и высокая стоимость оборудования; необходимость биологической защиты персонала.

Способ электронно-лучевой наплавки

 

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам обработки порошковых материалов с применением процессов электронно-лучевой наплавки, и может быть использовано для восстановления изношенных поверхностей различных изделий. На поверхности металлического изделия создают зону оплавления электронным лучом с линейной разверткой в виде нескольких параллельных линий. Наплавляемый материал подают в зону оплавления. Наплавляемому изделию сообщают перемещение. Поверхность изделия предварительно очищают оплавлением электронным лучом без подачи наплавляемого материала. Развертку электронного луча выполняют перпендикулярно направлению перемещения изделия. В качестве наплавляемого материала используют смесь порошков, термически реагирующих под воздействием электронного луча, или дисперсно-упрочненных композиционных порошков. Таким образом, способ электронно-лучевой наплавки позволяет расширить технологические возможности способа и повысить физико-механические свойства наплавляемых изделий. 6 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам обработки порошковых материалов с применением процессов электронно-лучевой наплавки. Изобретение может быть использовано как для восстановления изношенных поверхностей различных изделий с целью защиты поверхности от различных видов воздействия (термических, химических, высоких нагрузок и иных), так и для улучшения физико-механических свойств изделий путем нанесения защитного электронно-лучевого покрытия.

Известен способ формирования защитного покрытия (А.С. СССР 1676771, МКИ В 23 К 15/00). Сущность этого изобретения заключается в том, что на защищаемую поверхность металлической детали напыляют порошковый защитный материал интерметаллид Ni₃Аl и затем оплавляют его электронным пучком в вакууме на глубину, не превышающую толщину этого слоя. Недостатком известного способа формирования защитного покрытия является то, что в процессе порошкового напыления происходит насыщение покрытия газом, а при последующем оплавлении электронным лучом в вакууме этот газ приводит к повышению пористости покрытия, что не способствует повышению физико-механических свойств наплавляемого изделия. Известен способ электронно-лучевой наплавки (Материалы XI Всесоюзной научно-технической конференции по электронно-лучевой сварке в г. Николаеве. — Л. : Судостроение, 1991, с.58-59), при котором создают на поверхности тела вращения зону оплавления с помощью электронного луча, развернутого в линию по образующей, подают порошковый материал в зону оплавления и придают обрабатываемому изделию вращательно-поступательное перемещение. Недостатки указанного способа заключаются в нерациональном использовании порошкового материала и мощности электронного луча. При разворачивании электронного луча в одну линию вдоль участка образующей и подаче порошкового материала в зону оплавления происходит экранирование электронного луча от изделия, что приводит к снижению температуры зоны оплавления, неполному расплавлению порошкового материала, т.е. к потерям наплавляемого материала и мощности электронного луча. Кроме того, указанные недостатки известного способа не позволяют добиться полного переплава и равномерности наплавки, не увеличивая мощности электронного луча сверх меры, с точки зрения допустимых деформаций изделия за счет его чрезмерного нагрева, что в конечном итоге ограничивает технологические возможности способа и не способствует повышению физико-механических свойств наплавляемых изделий. Известны различные композиционные, тугоплавкие материалы для покрытий (А.С. СССР 617485, МКИ 22 С 29/00; А.С. СССР 1172152, МКИ B 22 F 9/16; патент РФ 2055936, МКИ С 23 С 4/04; патент РФ 2061784, МКИ С 23 С 4/10). Перечисленные выше материалы используют для получения износо-, жаростойких и других покрытий на изделиях способами, отличными от предлагаемого способа электронно-лучевой наплавки. Эти изделия не вполне удовлетворяют всевозрастающим требованиям к ним при их эксплуатации. Известен патент РФ 2060297 С1, МКИ С 23 С 4 /04, С 22 С 29/00, 20.05.1996, в котором в качестве порошкового материала для нанесения износостойкого газотермического покрытия используют порошок дисперсно-упрочненного композиционного материала, который позволяет сформировать покрытие, состоящее из тех частиц твердой фазы и связующего материала, из которого состоит композиционный материал. Однако известно, что плазменные покрытия отличаются повышенным содержанием активных газов. Растворенные газы могут покидать металлическую решетку только путем диффузии с образованием сферических пор. С другой стороны, при плазменном нанесении покрытия из указанного композиционного материала на изделие не обеспечивается возможность очистки напыляемой поверхности изделия от растворенных газов. Недостатком известного порошкового материала является то, что при использов

Способ электронно-лучевой наплавки с контролем положения присадочной проволоки относительно электронного луча (варианты)

Изобретение относится к способу электронно-лучевой наплавки с оперативным контролем положения присадочной проволоки относительно электронного луча. Способ содержит этапы, на которых электронно-лучевую наплавку проводят с непрерывной осцилляцией электронного луча по траектории, имеющей пересечение с присадочной проволокой. В процессе наплавки измеряют сигнал тормозного рентгеновского излучения, или вторичных высокоэнергетичных электронов, или световой эмиссии из зоны взаимодействия электронного луча с материалом изделия и присадочной проволокой. Проводят обработку сигнала вторичного излучения методом синхронного накопления или методом синхронного детектирования. Выделяют и измеряют величину, характеризующую запаздывание сигнала вторичного излучения относительно сигнала тока в отклоняющих катушках, или величину, характеризующую отклонение присадочной проволоки от требуемого положения. Управляют отклоняющей системы электронного луча и/или системой позиционирования присадочной проволоки, поддерживая значения упомянутых выше величин на уровне, соответствующем требуемому положению присадочной проволоки относительно электронного луча.2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

 

Группа изобретений относится к области электронно-лучевой наплавки и может быть использована для осуществления оперативного контроля за положением присадочной проволоки относительно электронного луча при электронно-лучевой наплавке или послойном синтезе изделий проволочными материалами.

При электронно-лучевой наплавке проволочным материалом качество получаемого наплавленного валика зависит от многих факторов, один из наиболее важных — это точность подачи присадочного материала в зону наплавки. Диаметр электронного луча в точке фокусировки составляет доли миллиметра, поэтому во избежание отклонения присадочной проволоки от электронного луча при отсутствии регулирования положения присадочной проволоки относительно электронного луча применяют дополнительные приемы, чаще всего расфокусирование электронного луча. При этом размер электронного луча в плоскости его взаимодействия с присадочной проволокой получают сопоставимым с размером сечения присадочной проволоки. Это приводит к снижению энергетической эффективности процесса, увеличению припусков под механическую обработку, увеличенному тепловложению в изделия со всеми вытекающими последствиями.

Известен способ контроля электронно-лучевой сварки с помощью герметичной видеокамеры и системы подсветки для контроля процесса обработки материала электронным лучом. (патент РФ на изобретение №2510744, В23К 15/066, 2014). Использование видеокамеры и системы подсветки позволяет вести наблюдение и контроль процесса электронно-лучевой наплавки, в том числе при аддитивном производстве. В частности, видеонаблюдение позволяет динамически контролировать положение проволоки относительно электронного луча. Такой контроль повышает качество наплавленных слоев, повышает точность наплавки, снижает припуски на механическую обработку.

Недостатком, известного способа является относительно высокая стоимость применяемого оборудования, сложность использования получаемого видеоизображения в системе автоматического оперативного контроля.

Наиболее близким к первому и второму варианту заявляемого способа по технической сущности и достигаемому техническому результату является способ электронно-лучевого послойного синтеза (патент США на изобретение US8809780, В23К 9/04, 2014), при котором контроль положения присадочной проволоки относительно электронного луча осуществляют посредством наблюдения отраженных электронов, при этом электронный луч периодически осциллируют по растровой траектории с частотой не менее 5 раз в секунду для сканирования зоны наплавки.

Недостатком известного способа является периодическое прерывание процесса для отклонения электронного луча, что отрицательно сказывается на качестве наплавляемого валика и требует сложного управления системой отклонения электронного луча. Кроме того, при использовании такого способа происходит построение двумерного изображения области наплавки с необходимостью его дальнейшей обработки, что требует относительно высоких вычислительных мощностей и снижает быстродействие системы.

Техническим результатом, достигаемым вариантами изобретения, является повышение точности оперативного контроля положения присадочной проволоки относительно электронного луча при проведении наплавки или послойном синтезе изделия непрерывно осциллирующим электронным лучом.

Технический результат по первому варианту достигается тем, что в способе электронно-лучевой наплавки с контролем положения присадочной проволоки относительно электронного луча, заключающемся в том, что электронно-лучевую наплавку ведут с непрерывной осцилляцией электронного луча, а контроль положения проволоки осуществляют по вторичному излучению из зоны электронно-лучевой наплавки, согласно первому варианту изобретения, непрерывную осцилляцию электронного луча ведут по траектории, имеющей пересечение с присадочной проволокой, путем подачи переменного тока определенной величины, формы и частоты в отклоняющей системе электронного луча, в процессе наплавки регистрируют сигнал вторичного излучения из зоны взаимодействия электронного луча с материалом изделия и присадочной проволокой, сигнал вторичного излучения обрабатывают методом синхронного накопления и получают функцию, описывающую зависимость усредненных величин сигнала вторичного излучения от сдвига опорного сигнала, зависящего от тока в отклоняющей системе, по положению экстремума функции, описывающей зависимость усредненных величин сигнала вторичного излучения от сдвига опорного сигнала, определяют величину запаздывания функции относительно сигнала тока в отклоняющей системе электронного луча, характеризующую положение присадочной проволоки относительно электронного луча, управляют отклоняющей системой электронного луча и/или системой позиционирования присадочной проволоки, поддерживая величину, характеризующую запаздывание упомянутой функции на уровне, соответствующем требуемому положению присадочной проволоки относительно электронного луча.

Кроме того, в способе по первому варианту в процессе наплавки в качестве сигнала вторичного излучения могут использовать тормозное рентгеновское излучен

Наплавка электронно-лучевая — Энциклопедия по машиностроению XXL

Сущность электронно-лучевой наплавки заключается в нагреве материала и поверхности детали потоком электронов. Способ обеспечивают высококонцентрированное вложения энергии в нагреваемую поверхность.  [c.316]

Электронно-лучевая наплавка обладает широкими технологическими возможностями.  [c.316]

Электронно-лучевая наплавка обеспечивает высокую производительность и широкие технологические возможности. Например, по сравнению с индукционной наплавкой производительность наплавки пучком электронов выше в 10… 15 раз. Данный способ практически применим для наплавки любых материалов, позволяет точно дозировать энергию, вводимую в металл, изменяя тем самым глубину проплавления основного металла, структуру основного и наплавленного металла.  [c.318]

Для электронно-лучевой наплавки чаще применяют установки ЭЛУ-4 и А.З 06.05.  [c.318]

Электронно-лучевая и лазерная наплавка, наплавка полым электродом в вакууме. Эти методы наплавки используют особые свойства источников теплоты — высокую концентрацию тепловой энергии, возможность локального нагрева в условиях качественной защиты металла (электронно-лучевая наплавка н наплавка полым катодом в вакууме).  [c.523]

Повторный нагрев шва при термообработке, выполнении последующих проходов или высокотемпературной эксплуатации приведет к распаду мартенсита, выпадению карбидов хрома и формированию аусте-нитно-карбидной структуры, также имеющей малую пластичность. Применением плавящегося электрода или присадки изменяют доли участия сталей и регулируют структуру шва (табл. 10.3). Той же цели служит разделка кромок или их предварительная наплавка с регламентированным составом. При электронно-лучевой сварке также возможно регулирование состава шва путем применения легирующих накладок, подкладок или подачей проволочной присадки в зону сваривания.  [c.388]

Плакирование осуществляется электродуговой, электрошлаковой или электронно-лучевой наплавкой, заливкой, пакетной прокаткой или сваркой взрывом. Использование биметаллов существенно снижает стоимость конструкций.  [c.339]

Н.И. Никифоров (Оборудование для газовой сварки, наплавки и резки), А.И. Чвертко (Основы проектирования оборудования для сварки. Оборудование для дуговой и электрошлаковой сварки и наплавки. Оборудование для электронно-лучевой и специальных видов сварки,  [c.3]

ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ И СПЕЦИАЛЬНЫХ ВИДОВ СВАРКИ, НАПЛАВКИ,  [c.327]

По источнику потребляемой тепловой энергии различают электродуговой, высокочастотный, плазменный и электронно-лучевой способы наплавки.  [c.77]

Наплавка цветных металлов на сталь под флюсом производится сравнительно редко. Наиболее универсальными для этой цели оказались способы наплавки аргонодуговой, электронно-лучевой и диффузионной.  [c.473]

ЭЛЕКТРОННО ЛУЧЕВАЯ НАПЛАВКА  [c.208]

Электронный пучок широко используется для наплавки модифицирующих покрытий. В этом случае на поверхность детали предварительно помещаются модифицирующие порошки. Затем происходит расплавление их и материала основы электронным пучком. Электронно-лучевая наплавка используется для создания износо-, коррозионно-, термо- и химически стойких покрытий на сталях и сплавах на основе меди, алюминия, титана. Оптимальной по физико-химическим свойствам является толщина проплавленного слоя 1+2 мм.  [c.538]

Сварочная ванна перемещается по свариваемому изделию вместе с источником теплоты. После затвердевания расплавленного металла сварочйой ванны образуется шов. Поперечное сечение переплавленного металла условно делят на площадь наплавки F и площадь проплавления основного металла Fo (рис. 12.13). Очертания зоны проплавления основного металла характеризуется коэффициентом формы проплавления i )np = = b/h или относительной глубиной проплавления h/b, а также коэффициентом полноты проплавления ц р= Fo/(bh). Очертание зоны наплавки характеризуется коэффициентом формы валика ) =Ь/с и полноты валика i =FJ b ). Глубина и форма проплавления зависят от сосредоточенности источника теплоты, определяемой способом сварки и силой сварочного тока. Так, заглубление сварочных ванн имеет место при электронно-лучевой и лазерной сварке, а также при дуговой сварке легких металлов с использованием тока большой плотности. На рис. 12.14 показаны формы поперечных сечений швов при различных способах сварки.  [c.446]

Для различных пар металлов применяют сварку плавлением и наплавку дуговую в среде заищгных газов неплавящимся и плавящимся электродом, плазменной струей, электродами с толстым покрытием (типа Д), под слоем флюса, электронно-лучевую, лазерную.  [c.485]

Непрерывное развитие сварочного производства, разрабоп новых способов и приемов механизированной и автоматической сварки требуют создания все новых и новых образцов сварочного оборудования, а также совершенствования существующего оборудования, что обеспечивает высокую эффективность применения в промышленности различных способов сварки. В первую очередь это касается наиболее распространенного оборудования для дуговой сварки и наплавки, контактной свщжи, газовой сварки, наплавки и резки. Интенсюшо развивается оборудование для лучевых технологических процессов электронно-лучевой сварки, лазерной сварки, наплавки и резки. Весьма перспективно применение оборудования для нанесения покрытий, пайки, неразрушающего контроля и технической диагностики сварных соединений.  [c.10]

---

способ электронно-лучевой наплавки — патент РФ 2156321

Изобретение относится к электронно-лучевой наплавке преимущественно плоских длинномерных изделий и может быть использовано для изготовления и восстановления инструмента, применяемого при деревообработке, для рубки электрического кабеля или для резки бумаги. Способ включает создание на поверхности изделия зоны расплава электронным лучом с линейной разверткой в виде нескольких параллельных линий, подачу в зону расплава в промежуток между линиями развертки порошкового материала в направлении, перпендикулярном относительно перемещения наплавляемого изделия. Изобретение позволяет повысить производительность и экономичность процесса за счет повышения коэффициента использования наплавляемого порошкового материала.

Формула изобретения

Способ электронно-лучевой наплавки, при котором на поверхности наплавляемого изделия создают зону расплава электронным лучом с линейной разверткой в виде нескольких параллельных линий, наплавляемый порошковый материал подают в зону расплава, а наплавляемому изделию сообщают перемещение, отличающийся тем, что наплавляемый порошковый материал подают в промежуток между линиями развертки, а порошковому материалу сообщают направление подачи, перпендикулярное относительно перемещения наплавляемого изделия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области наплавки, а именно к способам электронно-лучевой наплавки преимущественно плоских длинномерных поверхностей. и может быть использовано как для изготовления, так и для восстановления инструмента, применяемого в деревообработке, для рубки электрического кабеля или для резки бумаги. Известен способ формирования защитного покрытия на поверхности металлической детали, в котором на защищаемую поверхность напыляют порошковый защитный материал, а затем оплавляют его электронным пучком в вакууме (см. Авторское свидетельство СССР N 167771, кл. В 23 К 15/00,1991). К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, относится то, что в известном способе из-за неравномерности толщины слоя напыленного покрытия невозможно обеспечить глубину оплавления, точно соответствующую толщине этого напыленного слоя, что обязательно скажется на качестве получаемого покрытия. При оплавлении на глубину, меньшую толщины напыленного слоя, покрытие будет отслаиваться из-за наличия между основой и оплавленным покрытием слоя с малой адгезией к основе. При оплавлении на глубину, превышающую толщину напыленного слоя, материал покрытия изменит свой химсостав, что скажется на уменьшении твердости покрытия. Кроме этого, применение двух технологических операций: напыления и оплавления удорожает технологию получения покрытий. Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому изобретению по совокупности признаков является способ электронно-лучевой наплавки, в котором на поверхности изделия создают зону оплавления электронным лучом с линейной разверткой, наплавляемый порошковый материал подают в зону оплавления, а наплавляемому изделию сообщают перемещение (см. заявку N 930055909, кл. В 23 К 15/00). Данный способ принят за прототип. К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании технического способа, принятого за прототип, относится то, что известный способ применим только для наплавки на тела вращения. При многопроходной наплавке на плоские изделия, наплавка ведется только при перемещении изделия в одну сторону, обратный проход будет «холостым», так как система подачи порошка предполагает одностороннее движение наплавляемой детали. Кроме этого, в прототипе порошок подается в зону действия первой линии развертки электронного луча в направлении перемещения изделия. При этом значительная доля порошкового материала на промежутке расстояния от выходного отверстия желоба подачи порошка до наплавляемой детали пересекает электронный пучок, развернутый в линию поперек движения изделия. При этом порошок испытывает двойное воздействие со стороны электронного пучка. Часть порошка разлетится под действием электростатических сил вследствие заряда порошинок рассеянными и отраженными электронами, и еще часть порошка разлетится, не достигнув ванны расплава, вследствие реактивных сил, возникающих при испарении материала с поверхности гранулы в тот момент, когда она попадает под действие электронного пучка. Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, — повышение производительности и экономичности способа электронно-лучевой наплавки вследствие повышения коэффициента использования наплавляемого порошкового материала при сохранении качества наплавленного износостойкого слоя на поверхности изделия. Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в предложенном способе электронно-лучевой наплавки на поверхности наплавляемого изделия создают зону расплава электронным лучом с линейной разверткой в виде нескольких параллельных линий, наплавляемый порошковый материал подают в зону расплава, а наплавляемому изделию сообщают перемещение. Особенность заключается в том, что наплавляемый порошковый материал подают в промежуток между линиями развертки, а порошковому материалу сообщают направление подачи, перпендикулярное относительно перемещения наплавляемого изделия. При изменении направления подачи наплавляемого порошкового материала коэффициент использования порошка увеличивается за счет того, что порошок, направленный в промежуток между линиями, не заряжается под действием электронного пучка и почти весь усваивается жидкой ванной расплава. Кроме этого, смена направления подачи порошка на перпендикулярное относительно перемещения изделия дает возможность вести многопроходную наплавку длинномерных плоских изделий при возвратно-поступательном движении последних. Способ электронно-лучевой наплавки реализован на базе сварочной электронно-лучевой установки ЭЛУ-5, дополнительно оборудованной порошковым питателем и блоком развертки луча. Для наплавки используются промышленные порошковые материалы, например: ПГ-10Н-01, ПГ-12Н-01 ТУ 48-19-383-90 или ПГ-УС-25 ГОСТ 21448- 75. Наплавка происходит путем подачи порошкового материала с помощью порошкового питателя в зону расплава, создаваемую электронным лучом с линейной разверткой, которая формируется с помощью блока развертки луча. Наплавке подвергались детали запорной арматуры высокого давления, защитные рубашки валов, ножи для рубки электрического кабеля. Твердость покрытия при наплавке порошками ПГ-10Н-01 и ПГ-УС-25 составила 60HRC, а ПГ-12Н-01 — 46HRC. Проведенные эксперименты показали, что при смене направления подачи порошка на перпендикулярное относительно перемещения изделия и при подаче порошка в промежуток между линиями развертки, коэффициент использования порошка увеличился с 50 до 70%, а из-за исключения «холостого» прохода производительность процесса увеличилась в два раза.

Разработка технологии электронно-лучевой наплавки и исследование структуры и свойств композиционных покрытий «тугоплавкое соединение

Библиография Дураков, Василий Григорьевич, диссертация по теме Металловедение и термическая обработка металлов

1.Фрумин И. И. Автоматическая электродуговая наплавка. — Харьков: Ме-таллургиздат, 1961.-421с.

2. Фру мин И.И., Резницкий A.M. Применение дисперсионно-твердеющей стали для валков обжимного прокатного стана // Автоматическая сварка, 1975. №9.-С.55-57.

3. Наплавка деталей металлургического оборудования. Справочник. Шехтер С.Я., Шварцер А.Я.-М.: Металлургия, 1981.-160с.

4. Дум о в С.И. Технология электрической сварки плавлением. Л.: Машиностроение, 1987.-461с.

5. Меликов В.В. Многоэлектродная наплавка. М.: Машиностроение, 1987.-180с.

6. Хасуи А., Моригаки О. Наплавка и напыление. М.: Машиностроение, 1985.-240с.

7. Наплавка при изготовлении деталей машин и оборудования. Киев: ИЭС им. Е.О. Патона, 1986.-122с.

8. Наплавка при изготовлении деталей машин и оборудования. Киев: ИЭС им. Е.О. Патона, 1986.-С.71-74.

9. Наплавка при изготовлении деталей машин и оборудования. Киев: ИЭС им. Е.О. Патона, 1986.-С.21-23.

10. Ю.Каковкин О.С., Дарахвелидзе Ю.Д., Старченко Г.Г. Особенности легирования наплавленного металла карбидом титана при дуговой износостойкой наплавке//Сварочное производство, 1989. №5.-С.47-48.

11. П.Какуевицкий В.А. Применение газотермических покрытий при изготовлении и ремонте машин. Киев: Тэхника, 1989.-176с.

12. Толочко H.K. Применение лазеров в порошковой металлургии//Физика и химия обработки материалов, 1995. №1.-С.94-101.

13. Подчерняева И.А., Шаповал Т.А., Цыганенко B.C. Формирование и свойства лазерных покрытий на основе оксинитридной керами-ки//Порошковая металлургия, 1992. №12.-С.29-33.

14. Алфинцева P.A., Паустовский A.B., Кулешов Н.М. и др. Влияние лазерной обработки газотермических NiCrAlY покрытий.//Тр.Х1У Всесоюзного совещания по жаростойким покрытиям. Одесса: 2-4 окт. 1989. СПб. Наука, 1992.-С.93-96.

15. Веденов A.A., Гладуш Г.Г. Физические процессы при лазерной обработке материалов. М.: Энергоатомиздат, 1985.-208с.

16. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов. Справочник //Рыкалин H.H., Углов А.А, Зуев И.В., Кокора А.Н. М.: Машиностроение, 1985.-496с.

17. Коваленко B.C., Верхотуров А.Д., Головко Л.Ф., Подчер-няева И. А. Лазерное и электроэрозионное упрочнение материалов. М.: Наука, 1986.-276с.

18. Гурьев В.А., Тескер Е.И. Применение лазерной обработки для формирования поверхностного слоя нормализованной стали 40 с высокими три-ботехническими и вязкими свойствами // Физика и химия обработки материалов, 1996, №1.-С.69-75.

19. Толочко Н.К., Мозжаров С.Е. и др. Основные закономерности лазерного спекания свободнонасыпанных однокомпонентных металлических порошков // Перспективные материалы, 1996. №2.-С.62-68.

20. Толочко Н.К., Соболенко Н.В. Получение изделий из порошковых материалов с переменным поперечным сечением методом лазерного селективного послойного спекания // Физика и химия обработки материалов, 1996. №4.-С84-91.

21. Russo L. Dorfmann М. A structural evaluation of HVOF Sprayed NiCr-Cr3C2 Coatings // Proceedings of ITSCA95, Kobe (May, 1995).

22. Stenlerg Т.Н., Niemi K.J. Effect of powder manufacturing Method, particle size and binder content on the properties of TiC-Ni Composite coatings// Proceedings of ITSCA95, Kobe (May, 1995).

23. Рябцев И.А., Переплетчиков Е.Ф. Структура и горячая твердость сплавов на основе железа, никеля и кобальта, наплавленных лазерно-порошковым методом// Автоматическая сварка, 1996. №4.-С.58-60.

24. Ж оу Кесонг, Жанг Рогуо. Исследование и разработка технологии поверхностной обработки в Китае//Физика и химия обработки материалов, 1997. №5.-С.64-73.

25. Шишковский И.В., Куприянов Н.Л., Петров А.Л. Условия послойного селективного спекания по контуру металлополимерных композиций при лазерном воздействии. Физика и химия обработки материалов, 1995. №3.-С.88-93.

26. Касаткин А.В., Матвиенко И.В., Себрант А.Ю. Степанова М. А. Формирование жаростойких покрытий при воздействии лазерного из-лучения//Физика и химия обработки материалов, 1995. №3.-С.67-72.

27. Подчерняева И.А., Лавренко В.А. Использование концентрированных потоков энергии для упрочнения медицинского инструмента // Физика и химия обработки материалов, 1995. №6.-С.24-28.

28. Elou G.M., Lindemanis А.Е. Advances in laser cladding process technology. Application of high power laser // SPIE, 1985.5.32.-P.86-94.

29. Вишневская И.А., Голего H.H., Соловьев А.В. Исследование трибологических характеристик жаропрочных лазерных карбидных покрытий в условиях непрерывного одностороннего скольжения // Физика и химия обработки материалов, 1993. №6.-С.66-71.

30. Мендыгалиева З.Ж., Киншакбаев А.И., Хасенов М.У. О лазерном легировании стали У10 при использовании порошка Cr-Ni-B4C-Si // Физика и химия обработки материалов, 1992. №2.-С. 149-152.

31. Углов А.А. Состояние и перспективы лазерной технологии // Физика и химия обработки материалов, 1992. №4.-С.32-42.

32. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками./ Под ред. Поута Дж.М., Фоти Г. Джекобсона. Перевод с англ. Под ред. Углова А.А. М.: Машиностроение, 1987.-424с.

33. Подчерня ев а И.А., Панасюк А.Д. и др. О возможности получения лазерных покрытий с использованием минерального сырья // Физика и химия обработки материалов, 1990. №4.-С.63-69.

34. Пулька Ч.В. Влияние режимов индукционной наплавки на толщину наплавленного слоя и деформацию тонких стальных дисков // Автоматическая сварка, 1997. №10.-С.57-58.

35. Чижская Т.Г., Хаскин В.Ю., Наквасюк В.В. и др. Лазерная наплавка порошков сплава системы Ni-Cr-B-Si на медь и её сплавы // Автоматическая сварка, 1997. №9.-С.45-48.

36. Сафонов А.Н. Производство и использование лазерной техники для обработки материалов // Сварочное производство, 1997. №2.-С.22-26.

37. Шварц В. Защита поверхности путем наплавки и легирования с помощью электронно-лучевой технологии// Schweissen & Schneiden ФРГ, 1996. №6,-С.98-105.

38. Григорьянц А.Г. Достижения и перспективы развития лазерной технологии// Сварочное производство, 1996. №8.-С.2-4.

39. Асташкевич Б.М., Зиновьев Г.С. Упрочнение и восстановление лазерной наплавкой клапанов двигателей // Сварочное производство, 1995. №11.-С.2-4.

40. Шмаков A.M. Влияние лазерной обработки на коррозионную стойкость сталей и сплавов // Сварочное производство, 1994. №6.-С.28-31.

41. Лялякин В.П. Научно обоснованные технологии восстановления коленчатых валов автотракторных двигателей // Сварочное производство, 1993. №2.-С.4-7.

42. Иванов A.C., Соколов А.Н., Пеленева Л.В. Карбидное упрочнение жаропрочного сплава ЖС 26 лазерной наплавкой //Металловедение и термическая обработка металлов, 1997. №10.-С.5-7.

43. Сафонов А.Н. Основные направления эффективного использования лазерной техники для термической обработки сплавов // Металловедение и термическая обработка металлов, 1997. №7.-С.2-7.

44. Асташкевич Б.М., Зиновьев Г.С., Воронин H.H. Восстановление кулачковых валов тепловозных дизелей лазерной обработкой // Металловедение и термическая обработка металлов, 1996. №12.-С.14-16.

45. Гольденберг A.A., Поликарпов В.И. Влияние электронно-лучевой и лазерной обработки на структуру и свойства машиностроительных материалов (Обзор) // Вестник машиностроителя, 1984. №8.-С.55-58.

46. Шиллер 3., Гайзиг У., Панцер 3. Электронно-лучевая технология: Пер. с нем. М.: Энергия, 1980.-528с.

47. Назаренко O.K., Кайдалов A.A., Ковбасенко С.Н. Электроннолучевая сварка,- Киев: Наукова думка, 1987.-256с.

48. Шиллер 3., Панцер 3. Термическая модификация поверхности металлических конструкций электронными пучками// Металлы, 1985. Вып.29. №3. -С.227-232.

49. Башенко В.В., Лопота В.А., Штернин Л.А. Применение мощного лазерного луча в сварочной технике.- Л.: ЛДНТП, 1986.-32с.

50. Молоковский С.И., Сушков А. Д. Интенсивные электронные и ионные пучки. Л.: Энергия, 1972.-272с.

51. Бугаев С.П., Крейндель Ю.Е., Щанин П.М. Электронные пучки большого сечения. М.: Энергоатомиздат, 1984.-112с.

52. Абромян Е.А. Промышленные ускорители электронов. М.: Энергоатомиздат, 1986.-248с.

53. Аброян И.А., Андронов А.Н., Титов А.И. Физические основы электронной и ионной технологии. М.: Высшая школа, 1984.-320с.

54. Бойко В.И., Евстигнеев В.В. Введение в физику взаимодействия сильноточных пучков заряженных с веществом. М.: Энергоатомиздат, 1988. — 136с.

55. Диденко А.Н., Лигачев А.Е., Куракин И.Б. Воздействие пучков заряженных частиц на поверхность металлов и сплавов. М.: Энергоатомиздат, 1987.-184с.

56. Фоминский Л.П. Особенности воздействия электронных пучков на порошки при формировании покрытий // Электронная обработка материалов, 1986. №2.-С.20-22.

57. Скринский А.Н., Мизин В.Г., Фоминский Л.П., Салимов P.A., Куксанов Н.К. Высокопроизводительная наплавка и оплавление порошковых покрытий пучком релятивистских электронов // Доклады АН СССР, 1985. Т.283. №4.-С.865-869.

58. Фоминский JI.П., Казанский В .В. Наплавка порошковых покрытий пучком релятивистских электронов // Сварочное производство, 1985. №5-С.13-15.

59. Ф о минский Л.П., Левчук М.В. Наплавка рабочих органов сельхозмашин с помощью ускорителя // Сварочное производство, 1987. №11.-С.4-6.

60. Децик В.Н. Механические свойства стали 20X13 после электроннолучевой обработки // Металловедение и термическая обработка металлов,1996. №2.-С.25-27.

61. Малинов Л.С., Харланова Е.Я., Зареченский A.B., Нечай A.A., Миненко И.В. Свойства поверхностных слоев марганцовистых сталей после электронно-лучевой обработки // Металловедение и термическая обработка металлов, 1996. №2.-С.35-39.

62. Шульга A.A. Электронно-лучевая обработка подшипниковых сталей // Металловедение и термическая обработка металлов, 1992. №7.-С.13-17.

63. Краев Г.В., Полетика И.М., Мейта В.П., Вайсман А.Ф., Голковский М.Г., Борисов М.Д. Легирование стали с использованием энергии релятивистских электронов // Известия Сибирского Отделения Академии Наук СССР. Вып.4, 1989.-С.119-125.

64. Полетика И.М., Борисов М.Д. и др. Особенности формирования структуры и свойств поверхностного слоя стали при облучении пучком релятивистских электронов // Металловедение и термическая обработка металлов,1997. №4.-С.13-16.

65. Щенников Д.В., Качалов В.М. Электронно-лучевая наплавка металлов// Сварочное производство, 1984. №3.-С.16-17.

66. Radchenko M.Y., Savelev YE.V., Batyrev N.I. Structural transformations of surface layers in steel 55X2N2MFA locally melted by electron-beam heating // Soviet journal of applied physics, Vol. 2, July-August 1988.-P.89-93.

67. Радченко М.В., Батырев Н.И., Тимошенко В.П. Структура и свойства индукционных и электроннолучевых наплавок из порошкообразных материалов // Металловедение и термическая обработка металлов, 1987. №7.-С.58-60.

68. Радченко М.В., Берзон Е.в., Косоногов E.H. Электроннолучевая наплавка в вакууме порошковой инструментальной стали // Известия СО АН СССР, серия технических наук, 1989. Вып. 4.-С.115-118.

69. Радченко М.В. Исследование структуры и свойств защитных покрытий, полученных электроннолучевой наплавкой в вакууме // Препринт, Барнаул.-Издательство Алтайского государственного технического университета им. И.И. Ползунова, 1993. №1.-27с.

70. Шевцов Ю.О. Разработка технологических основ износостойкой электронно-лучевой наплавки в вакууме самофлюсующихся порошковых материалов // Автореферат дисс. .кандидат, техн. наук. Барнаул, 1994.-21с.

71. Радченко М.В., Радченко В.Г., Шевцов Ю.О. Комплексные методы исследования в технологии и материаловедении защитных покрытий // Учебное пособие, Барнаул, 1995.-56с.

72. Порошковый твердый сплав. Заявка №4877690. Заявлено 04.09.1990, авторское свидетельство № 1812815. Радченко М.В., Шевцов Ю.О., Быковский И.В., Косоногов E.H., Горобец В.В., Игнатьев В.В. (10.10.92)

73. Полетика И.М., Борисов М.Д., Краев Г.В., Вайсман А.Ф., Голковский М.Г., Дураков В.Г. Основы легирования стали в пучке релятивистских электронов//Изв. Вузов. Физика, 1996. №3.-С.115-125.

74. Дорошенко Л.К., Борисова А.Л., Григоренко Г.М., Миц И.В., Кайда Т.В., Васильев В.Г. Процессы плавления и кристаллизации покрытий из никелевых самофлюсующихся сплавов // Автоматическая сварка, 1990. №10.-С.22-27.

75. Радченко М.В., Берзон Е.В., Косоногов E.H. Электроннолучевая наплавка в вакууме порошковой инструментальной стали//Изв. СО АН СССР, сер. технич. наук, 1989. Вып.4.-С.115-118.

76. Белюк С.И., Груздев В.А., Крейндель Ю.Е., Убиенных Б.И. (ТИАСУР, Томск). Электронный источник с продольным токоотбором из отражательного разряда с холодным полым катодом//Тезисы II симпозиума по сильноточной эмиссионной электронике. Томск, 1975. С. 19.

77. Крейндель Ю.Е. Плазменные источники электронов.- М.: Атомиздат, 1977.-144с.

78. Источники электронов с плазменным эмиттером. Под ред. Крейнделя Ю.Е. -Новосибирск: Наука, 1983.-120с.

79. Белюк С.И., Мартюшев В.Г., Осипов И.В., Ремпе Н.Г. Управление эффективностью эмиссии сильноточных электронных источников с плазменным эмиттером. I Всесоюзное совещание по плазменной эмиссионной электронике. Улан-Удэ, 1991.-С. 36-44.

80. Белюк С.И., Груздев В.А., Крейндель Ю.Е., Ремпе Н.Г. Технологические возможности сварочной электронной пушки с плазменнымэмиттером на основе отражательного разряда//Автоматическая сварка, 1979. ЖЗ.-С.61.

81. Белюк С.И., Груздев В.А., Крейндель Ю.Е., Разников П.Я. Сварочные электронные пушки с плазменным катодом //Автоматическая сварка, 1974. №1.-С.49-50.

82. Белюк С.И., Мартюшев В.Г., Груздев В.А., Осипов И.В., Ремпе Н.Г., Крейндель Ю.Е. Энергоблок для электроннолучевой сварочной установки, содержащей пушку с плазменным эмитте-ром//Автоматическая сварка, 1988. №9.-С.72-74.

83. Порошковая металлургия и напыленные покрытия. Под ред. Митина Б.С.-М.: Металлургия, 1987.-792с.

84. Ю1.Гуревич Ю.Г., Нарва В.К., Фраге Н.Р. Карбидостали. М.: Металлургия, 1988.-144с.

85. Ю2.Кипарисов С.С., Левинский Ю.В., Петров А.П. Карбид титана: получение, свойства, применение,-М.: Металлургия, 1987.-216с.

86. Панин В.Е., Дураков В.Г., Прибытков Г.А., Белюк С.И., Свитич Ю.В., Голобоков H.H., Дехонова С.З. Электроннолучевая наплавка износостойких композиционных покрытий на основе карбида титана// Физика и химия обработки материалов, 1997. №2.-С.54-58.

87. Назаренко O.K., Локшин В.Е., Акопьянц К.С. Измерение параметров мощных электронных пучков методом вращающегося зон-да//Электронная обработка материалов, 1970. №1.-С.87-90.

88. Кудинов В.В., Иванов В.М. Нанесение плазмой тугоплавких покрытий. М. Машиностроение, 1981.-192с.

89. Юб.Цыпин И.И. Белые износостойкие чугуны. Структура и свойства.- М.: Машиностроение, 1983,-176с.

90. Клейс И. Исследование ударного износа металлокерамических твердых сплавов разной твердости // «Труды Таллинского политехнического института». Серия А, № 219, 1965.-С.11-16.

91. Туманов В.И., Верпинцев В,И,, Ильин Ю.Ф. Оценка износостойкости различных наплавочных материалов методом абразивного истирания в сочетании с ударным нагружением // В сб.«Твердые сплавы» (ВНИ-ИТС), 1969. №8,-С. 127-131.

92. ПО.Ууэмыйс X., Клейс И., Туманов В., Тийдеманн Т. Исследование абразивной эрозии спеченных вольфрамовых твердых сплавов // Порошковая металлургия, 1974. № 3.-С.98-101.

93. Ш.Вальдма JI.E., Пирсо Ю.Ю. Характер изнашивания карбидохромо-вых спеченных сплавов в струе абразивных частиц // Порошковая металлургия, 1975. № 8.-С.84-88.

94. Кюб ар се пп Я.П., Вальдма Л.Э. Некоторые данные о гидроабразивном износе спеченных материалов типа карбид титана-сталь // «Труды Таллинского политехнического института», № 455, 1978.-С.57-65.

95. ПЗ.Каллас П.К., Пирсо Ю.Ю., Вальдма Л.Э. Особенности механизма гидроабразивного изнашивания карбидохромовых спеченных сплавов // «Труды Таллинского политехнического института», № 455, 1978.-С.67-77.

96. Каллас П.К., Вальдма Л.Э. Характер изнашивания спеченных твердых сплавов в струях гидроабразива и абразива // «Труды Таллинского политехнического института», № 478, 1979.-СЛ 1-17.

97. Пирсо Ю.Ю., Каллас П.К. Влияние скорости абразивных частиц на механизм изнашивания карбидохромовых спеченных сплавов // «Труды Таллинского политехнического института», № 494, 1980.-С.25-31.

98. Вальдма Л.Э., Кюбарсепп Я.П., Пост Т.Б. Износостойкость сплавов Т1С-сталь в гидроабразивной струе // «Труды Таллинского политехнического института», № 494, 1980.-С.41-48.

99. Пирсо Ю.Ю., Каллас П. К. Влияние твердости абразива на механизм абразивной эрозии спеченных твердых сплавов // «Труды Таллинского политехнического института», № 516, 1981.-С.91-101.

100. Кюбарсепп Я.П., Вальдма Л.Э., Аренсбургер Д.С. Износостойкость твердых сплавов с термически упрочняемыми связками // «Труды Таллинского политехнического института», № 516, 1981.-С.49-55.

101. Вальдма Л.Э., Кюбарсепп Я.П. Гидроабразивная износостойкость спеченных термообрабатываемых твердых сплавов // Трение и износ, 1983. №6.-С.1046-1050.

102. Кюбарсепп Я.П., Вальдма Л.Э., Аннука Х.И. Некоторые пути повышения износостойкости твердых сплавов Т1С-сталь в абразивной струе // Трение и износ, 1985. № 4.-С.698-703.

103. Кюбарсепп Я.П., Вальдма Л.Э., Аннука Х.И. Некоторые проблемы технологии изготовления сплавов ПС-сталь // «Труды Таллинского политехнического института», № 628, 1986.-С.58-65.

104. Каллас П.К., Пирсо Ю.Ю. Механизм изнашивания порошковых твердых сплавов при малой скорости абразивных частиц // Трение и износ, 1986. № 3.-С.484-492.

105. Вальдма Л.Э., Аннука Х.И., Кюбарсепп Я.П. Комплекс износостойкость прочность порошковых карбидосталей // Трение и износ, 1987. № 2.-С.368-373.

106. Каллас П.К., Пирсо Ю.Ю., Юридицкий Б.Ю., Михайлов Б. Г. Абразивная эрозия керметов // «Труды Таллинского политехнического института», № 636, 1987.-С.48-53.

107. Кюбарсепп Я.П., Аннука Х.И., Вальдма Л.Э. Износостойкость карбидосталей в абразивной струе // «Труды Таллинского политехнического института», № 665, 1988.-С.8-18.

108. Решетняк Х.Д., Каллас П. К. Прочность и износ вольфрамокобаль-товых твердых сплавов в струе абразива // Трение и износ, 1988. № 3.-С.519-523.

109. Пирсо Ю.Ю., Раук (Рыук) М.В., Каллас П.К. Изнашивание материалов с гетерогенной структурой в струе абразивных частиц // «Труды Таллинского технического университета», № 690, 1989.-С.63-69.

110. Гринберг H.A., Арабей А.Б. Износостойкие наплавочные и композиционные материалы для упрочнения трущихся поверхностей в условиях абразивного и гидроабразивного изнашивания // Сварочное производство, 1992. №5.-С.7-9.

111. Клинская-Руденская H.A., Копысов В.А., Коцот C.B. Особенности композиционных покрытий на основе Ni-Cr-B-Si сплавов. Исследование износостойкости покрытий // Физика и химия обработки материалов, 1994. № 6.-С.52-57.

112. К лин с к ая-Руде некая H.A., Кузмин Б.П. О влиянии тугоплавких добавок на структуру и свойства покрытий из самофлюсующихся сплавов// Физика и химия обработки материалов, 1996. № 1.-С.55-61.

113. Ш.Добровольский А.Г., Кошеленко П.И. Абразивная износостойкость материалов: Справочное пособие. К.: «Тэхника», 1989.-128с.

114. Миркин JI.И. Рентгеноструктурный контроль машиностроительных материалов. -М.: Машиностроение, 1979.-134с.

115. Клинская-Руденская H.A., Копысов В.А., Вилисов В.А., Бобов А.П. Взаимодействие Ni-Cr-B-Si покрытий со сталью в процессе оплавления // Сварочное производство, 1991. №4.-С.32-34.

116. Клинская-Руденская H.A., Копысов В.А. Особенность композиционных покрытий на основе Ni-Cr-B-Si-сплава. Исследование микроструктуры покрытий // Физика и химия обработки материалов, 1995. №1,-С.69-81.

117. Клинская-Руденская H.A., Цхай Е.В., Костогоров Е.П., Куры лев М.В. Некоторые свойства композиционных покрытий на основе стеллита (Ni-Cr-B-Si) // Физика и химия обработки материалов, 1994. №6,-С.58-67.

118. Клинская-Руденская H.A., Копысов В.А. Сравнительный анализ композиционных покрытий на основе Ni-Cr-B-Si с тугоплавкими бори-дами, полученными различными способами//Физика и химия обработки материалов, 1995. №1.-С.63-68.

119. Радченко М.В., Белянина Т.Н. Исследование характера коррозионного износа защитных покрытий, выполненных методом электроннолучевой наплавки порошковых сплавов в вакууме/ЛТерспективные материалы, 1997. №6.-С.56-60.

120. Тененбаум М.М. Сопротивление абразивному изнашиванию,-М.: Машиностроение, 1976.-271с.

121. Чурсина Г.А., Чурсин A.A., Сырямкин В.И. Восстановление рельефа поверхности образца по анализу отраженного излуче-ния/УПерспективные материалы, 1997. №6.-С.66-69.

122. Панин В.Е. Методология физической мезомеханики как основа построения моделей в компьютерном конструировании материалов//Изв. вузов. Физика, 1995. №11.-С.6-25.

123. Панин В.Е. Современные проблемы пластичности и прочности твердых тел//Изв. вузов. Физика, 1998. №1.-С.7-34.

124. Панин В. Е., Слосман А. И., Колесова Н. А. Закономерности пластической деформации и разрушения на мезоуровне поверхностно упрочненных образцов при статическом растяжении//ФММ, 1996. Т. 82, вып. 2. -С.129-136.

125. Панин В. Е., Слосман А. И., Колесова Н. А, Овечки н Б. Б, Молчу нова И. Ю. // Изв. вузов. Физика, 1998. Т. 41. №6.-С. 63-69.

126. Панин В. Е., Егорушкин В. Е., Макаров П. В. и др. Физическая мезомеханика и компьютерное конструирование материалов.- Новосибирск: Наука, 1995 Т. 1.-255с.

127. Панин В.Е. Основы физической мезомеханики. Физическая мезомеханика, 1998. Т. 1. №1.-С.5-22.

128. Панин В.Е., Дураков В.Г., Прибытков Г. А. и др. Электроннолучевая наплавка порошковых карбидосталей // Физика и химия обработки материалов, 1998. №6.-С. 53-59.

129. Панин В. Е., Панин С. В., Мамаев А. И. Деформационные домены на мезоуровне в деформируемом твердом теле//Доклады РАН, 1996. Т. 350. №1.-С.35-38.

130. Николаев Г.А., Ольшанский H.A. Специальные методы сварки.-М.: Машиностроение, 1975.-232с.

131. Антипина H.A. Механизмы пластической деформации и разрушения на мезомасштабном уровне поверхностно упрочненной хромистой стали. Дис.кандидат, техн. наук. Томск, 1998.-118с.

132. Медовар Б.И., Медовар Д.Б. Прокатные валки 2000 года // Новости черной металлургии за рубежом, 1996. №3.-С.80-82.

133. Панин С.В., Дураков В.Г., Прибытков Г.А. Мезомеханика пластической деформации и разрушения низкоуглеродистой стали с высокопрочным деформируемым покрытием // Физическая мезомеханика, 1998. Том 1. №2. С.51-58.

134. Г. А. Прибытков, В.Г. Дураков, И.В. Полев, М. И. Вагнер. Структура и абразивная износостойкость керметов на основе карбида титана, полученных спеканием и электронно-лучевой наплавкой // Трение и износ, 1999. №4.-С.393-399.

135. G. Pribitkov, V. Panin, S. Beljuk, V. Durakov «WearResistant and Graded Powder Coatings produced by Vacuum Electron-Beam Facing», The1. ФОНД1. ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОМ1. СОБСТВЕННОСТИ

Система электронно-лучевой литографии

| ПРОДУКТЫ

Выберите региональный сайтГлобальный сайтАмерикаАзияАвстралияБельгияКитайФранцияГерманияИталияИндияЯпонияКореяМалайзияМексикаСредний ВостокШвецияНидерландыU.K.

• Просвечивающие электронные микроскопы Сканирующие электронные микроскопы Оборудование для нанесения ионного пучка Приборы для анализа микроплощадей и поверхности
• Оборудование для магнитного резонанса Рентгеновские флуоресцентные спектрометры Масс-спектрометры (МС)
• Полупроводниковое оборудование Промышленное оборудование для формирования тонких пленок и обработки материалов Анализаторы химии клинические

ТОВАРЫ

• Просвечивающие электронные микроскопы

• Магнитно-резонансное оборудование

• Полупроводниковое оборудование

• Сканирующие электронные микроскопы

• Промышленное оборудование для формирования тонких пленок и обработки материалов

• Оборудование для нанесения ионного пучка

• Рентгеновские флуоресцентные спектрометры

• Анализаторы химии клинические

• Приборы для анализа микроплощадей и поверхности

• Масс-спектрометры

ПРИМЕЧАНИЯ ПО ПРИМЕНЕНИЮ

О НАС

.

Источник электронного пучка для электронного осаждения | Введение в продукты JEOL

Схема осаждения пучком электронно-лучевого испарения

Источник электронов отклоняющего типа

Это устройство состоит из двух основных секций; источник электронов, который размещен в устройстве вакуумного испарения и генерирует электроны, ускоряет их как электронный луч и отклоняет их; и секция тигля (пода), в которой находится испаряющийся материал. Источник электронов также называют электронной пушкой E-источник, EB-источник или E.

На следующем рисунке показано изображение конструкции устройства электронно-лучевого испарения.

Характеристики метода электронно-лучевого испарения

1. Поскольку источником тепла является кинетическая энергия электронов, испаряющийся материал нагревается напрямую, что является эффективным.
2. Плотность электричества электронного луча велика, и возможно испарение различных материалов, включая металлы с высокой температурой плавления, а также соединения оксидов и вещества, которые сублимируют.
3. Электронным лучом можно точно управлять с помощью электрических и магнитных полей. Электронный луч может сканироваться с высокой скоростью в пределах определенной области, и луч может быть облучен с оптимальной электрической плотностью для испаряющегося материала.
4. Электронные лучи отклоняются на 270 или 180 градусов и облучаются испаряемым материалом.
5. Используется в высоком вакууме (от 10 ^-2 Па до 10 ^-5 Па или около того). * Также доступен тип сверхвысокого вакуума.
6. Используя несколько тиглей и источников испарения, можно получить многослойную пленку за один технологический цикл.

Сравнение методов осаждения пленки и структура источника электронов

Сравнение с другими методами осаждения

1. По сравнению с методами напыления и CVD скорость осаждения высока. Легко возможно создание пленки толщиной 1 мкм и более.
2. Испарение возможно даже для металлов с высокой температурой плавления и оксидов металлов, которые нельзя испарить (или трудно испарить) методом резистивного нагрева или методом индукционного нагрева.
3. Поскольку электронные лучи могут немедленно нагревать или немедленно изменять мощность, возможен точный контроль толщины пленки. Это сложно сделать при использовании метода резистивного нагрева или метода индукционного нагрева.
4. Испаряющийся материал нагревается электронными лучами непосредственно в медном тигле с водяным охлаждением, поэтому испаряющийся материал остается свободным от загрязнений из материала тигля (без проникновения примесей или образования сплавов). ＊ Примечание 1 с методом резистивного нагрева или метод индукционного нагрева, можно вызвать эффект сварки или реакцию между портом и тиглем.
   * Примечание 1: В случае электронно-лучевого метода, если облицовка пода используется внутри медного тигля с водяным охлаждением, может возникнуть эффект сварки или реакция с материалом футеровки.

Структура источника электронов

Электроэнергия подается на нить, чтобы нагреть ее и вызвать испускание тепловых электронов.

Поскольку на нить накала подается высокое отрицательное напряжение (обычно от -4 до -10 кВ), это ускоряет тепловые электроны из-за разницы напряжений между анодами.

Выброшенные электроны отклоняются магнитным полем (постоянный магнит или электромагнит) и облучаются испаряющимся материалом в тигле.
При необходимости на сканирующую катушку подается электричество для сканирования луча и увеличения площади облучения.

Применение электронно-лучевого испарения

Использование

1) Оптические пленки и оксидные пленки
Путем испарения и наслоения оксидов металлов с различными коэффициентами преломления можно производить оптические тонкие пленки с различными характеристиками, такими как антибликовая пленка, фильтрующая пленка и зеркальная пленка, которые могут пропускать или отражают определенные диапазоны длин волн.

В качестве примера показаны характеристики фильтрующей пленки для блокирования инфракрасного излучения, нанесенного на стеклянную подложку. Видимый свет передается, а инфракрасное излучение отражается. Поскольку этот тип стекла с покрытием не пропускает инфракрасное излучение (тепловое излучение), его также называют холодным фильтром.

Тонкие оксидные пленки также используются в качестве защитных пленок, изоляционных пленок, прозрачных проводящих пленок и т. Д.

【Примеры конечных продуктов】
Очки, фотоаппараты (цифровая камера, видеокамера, камера мобильного телефона), жидкокристаллические проекторы, устройства Blue Ray / DVD / CD, полупроводниковые лазеры, оптическое волокно, газонепроницаемые пленки и т. Д.

2) Металлические пленки
Чтобы сформировать электродные или монтажные пленки для силовых устройств, светодиодных элементов и т.д., металлический материал с низким сопротивлением испаряется. Металлические пленки также используются в качестве декоративных пленок, пленки для защиты от электромагнитных волн, твердой пленки, а также для отражающих зеркал и т. Д.

【Примеры конечных продуктов】
Светодиоды, полупроводниковые лазеры, силовые устройства, фильтры на ПАВ, органический ЭЛ, неорганический ЭЛ, литий-ионные батареи, пленочные конденсаторы, компоненты корпуса для ПК и мобильных телефонов и т. Д., часы и ювелирные изделия, инструменты и др.

.

Введение в электронную микроскопию — FIB — Инструмент сфокусированного ионного пучка (FIB) почти идентичен SEM, но использует пучок ионов, а не электронов

Электроны, используемые в сканирующих электронных микроскопах и просвечивающих электронных микроскопах, не единственные заряженные частицы, которые могут быть ускорены и сфокусированы с помощью электрических и магнитных полей. Ион — это атом или молекула, в которых общее количество электронов не равно общему количеству протонов, что дает им чистый положительный или отрицательный электрический заряд.Самый легкий ион почти в 2000 раз больше массы электрона, а более тяжелые ионы могут быть еще в 250 раз массивнее. В сканирующем электронном микроскопе электроны с относительно малой массой взаимодействуют с образцом неразрушающим образом, генерируя вторичные электроны, которые при сборе обеспечивают высокое разрешение изображения вплоть до субнанометрового диапазона. Инструмент сфокусированного ионного пучка (FIB) почти идентичен SEM, но использует пучок ионов, а не электронов. Сфокусированный ионный пучок может напрямую изменять или «измельчать» поверхность образца посредством процесса распыления, и этим измельчением можно управлять с нанометровой точностью.Тщательно контролируя энергию и интенсивность ионного пучка, можно выполнять очень точную наноразмерную обработку для получения мельчайших деталей или удаления нежелательного материала. Кроме того, химическое осаждение из паровой фазы с помощью ионного пучка можно использовать для осаждения материала с уровнем точности, аналогичным фрезерованию методом FIB. Небольшое количество специально подобранного газа-прекурсора вводится в непосредственной близости от пучка, где он разлагается пучком, осаждая нелетучие продукты разложения на поверхности образца, в то время как летучие продукты извлекаются вакуумной системой.

FIB становится еще более мощным, когда его комбинируют с SEM, как в системе Thermo Scientific DualBeam. В DualBeam пучки электронов и ионов пересекаются под углом 52 ° в совпадающей точке вблизи поверхности образца, что позволяет мгновенно получить изображение поверхности, обработанной методом FIB, с высоким разрешением на сканирующем электронном микроскопе. Такие системы сочетают в себе преимущества как SEM, так и FIB и обеспечивают дополнительные возможности визуализации и химии пучка.

Далее: Практическое применение

.