Технологии » 2011 » Октябрь » 7 » Выращивание кристаллических изделий способом Степанова.
02:46
Выращивание кристаллических изделий способом Степанова.
Важный шаг в направлении снижения доли искусства оператора в получаемых результатах и повышения доли технических и технологических факторов.

Способ Степанова : Непрерывное литье алюминиевых (Al) и магниевых (Mg) сплавов.
В классификации существующих методов металлообработки способ Степанова А.В. (развивается в ФТИ им.А.Ф.Иоффе РАН) относится к группе специальных способов литья и по выражению Г.Ф.Баландина представляет собой "...литьё намораживанием в наиболее чистом виде." На практике этот процесс выглядит как выращивание профилированных изделий непосредственно из расплава, без каких- либо дополнительных технологических переделов. С одной стороны имеется расплавленный металл, с формообразователем-фильерой на его поверхности, а с другой- непрерывно растущий профиль (готовое изделие), с заданным поперечным сечением.
Степень сложности поперечного сечения изделий может быть довольно высокой и разнообразной. Толщина стенок изделий от 1 до 5 мм. Максимальный габаритный размер поперечного сечения и длина профиля ограничены только возможностями используемого оборудования. На имеющемся лабораторном оборудовании возможно получение изделий с поперечником до 600 мм и длиной до 4 м. Скорость вытягивания, в общем случае, обратно пропорциональна толщине стенки профиля и может составлять от 2 до 6 м/час.
Условия формирования поперечного сечения отливки предопределяют уникальные возможности способа Степанова не только в качестве методики для исследования процесса кристаллизации, но и в качестве основы для создания промышленной технологии непрерывного литья профилированных изделий из алюминиевых и магниевых сплавов.
Способ мало чувствителен к литейным свойствам сплава и позволяет вести процесс на классических литейных, на деформируемых и вторичных сплавах (с содержанием Fe до 3%). В связи с этим, способ может оказаться особенно полезным для разработчиков новых сплавов.
Высокие эксплуатационные характеристики новых сплавов, как правило, конфликтуют с их литейными свойствами, что заметно усложняет получение из них отливок с малой толщиной и большой протяженностью традиционными способами литья.

Способ позволяет выращивать не только однородные металлические, но и биметаллические изделия, изделия с неметаллическими наполнителями, как в виде частиц с высокой дисперсностью, так и в виде непрерывных волокон.
Это означает, что внутри полученного профиля могут быть спрятаны изделия (трубки, стержни, ленты, проволоки) из более тугоплавкого материала, например нержавеющей стали.
Направленная кристаллизация и отсутствие контакта твердо-жидкой зоны отливки со стенками формообразователя обеспечивают высокую плотность металла в полученных изделиях и высокую герметичность профилей трубчатого типа.
Это позволяет с успехом использовать такие изделия в качестве тепловых труб и радиаторов для теплообменной аппаратуры.
Способ Степанова нельзя рассматривать в качестве метода металлообработки, способного заменить собою такие известные методы, как прокатка и экструзия. Каждая из этих технологий имеет свои достоинства и недостатки.
К недостаткам способа Степанова, в сравнении с прокаткой и экструзией, можно отнести более низкие значения характеристик: производительности процесса, качества поверхности, стабильности "геометрии" профилей (в осевом и поперечном направлении), прочности (Σв)- для деформируемых сплавов. Прочность изделий, выращенных из деформируемых термо-упрочняемых сплавов, может быть увеличена за счет соответствующей термической обработки.

К достоинствам способа Степанова, в сравнении с прокаткой и экструзией, можно отнести: существенно меньшие затраты на основное оборудование и технологическую оснастку (что заметно ускоряет переход "на новый профиль"), меньшие площади под оборудование (одна установка занимает примерно 3 м2), более широкий диапазон составов используемых сплавов (от Al-Si эвтектики, до В-95 высокопрочного деформируемого сплава), существенно большую сложность поперечного сечения выращиваемых профилей, возможность армирования профиля непрерывными волокнами либо дискретными частицами из более тугоплавкого материала. А более высокая пластичность изделий позволяет использовать их в качестве заготовок для последующей деформационной обработки.
Разнообразие областей применения профилированных изделий, полученных способом Степанова, во многом, определяется количеством специалистов в других областях деятельности (металлургия, синтез сплавов, теплотехника, конструирование, дизайн), знакомых с возможностями этого метода и способных использовать его достоинства для решения своих задач.

Более подробную информацию можно найти в книге автора этого способа: А.В.Степанов "Будущее металлообработки". Лениздат 1963 г. 132 с.
 
Сапфир (от др.-греч. σάπφειρος (sappheiros) синий камень, возм. от ивр. ספּיר‎ (sapir) или персидского названия с тем же значением) — одна из разновидностей минерала корунда, драгоценный камень разных оттенков, преимущественно синего цвета. Химическая формула Al2O3 (оксид алюминия).
 
Другим важным направлением развития и применения способа Степанова является выращивание профилированных монокристаллов различных веществ, среди которых следует особо выделить лейкосапфир.
Профилированные кристаллы лейкосапфира обладают комплексом уникальных свойств (оптическая прозрачность, высокая температура плавления, большая прочность и твердость), благодаря которым находят широкое применение в различных областях науки и техники.

Читать
 Выращивание кристаллических изделий способом Степанова.pdf
Категория: Материаловедение | Просмотров: 1150 | Добавил: semglass | Теги: металлы, технология, литье металлов, свойства
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *: