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纯铜坩埚的工作原理及用途

发布时间:2016-09-22

    如何选择合适的纯铜坩埚呢,由于纯铜坩埚体积较大,纯铜坩埚的内部要进行特殊钢的熔炼,且需要保持真空状态,外部有水循环系统,产品要求焊接后进行车床加工,把焊口车平,且光滑。无法采用电子束等方法进行焊接,亦不能采用加温,保温,MIG焊工艺的焊接方法和气焊等传统工艺方法。纯铜坩埚的首选焊接方法是保护气体中添加部分氮气的TIG焊。
   纯铜坩埚的简体制造方法有挤压法,电解沉积法,离心铸造法,卷焊法。纯铜坩埚的工作原理是电磁感应真空悬浮熔炼方法,是再真空条件下将所熔炼的金属或非金属固体炉料,置于感应线圈所形成的高频或中频交变电场中,并利用通水冷却的金属坩埚作为磁场的聚能器,使能源磁场能量集中于坩埚溶剂空间,进而在炉料的表层附近形成强大的涡电流,一方面纯铜坩埚释放出焦耳热使炉料溶化,另一方面纯铜坩埚形成洛仑兹力场使熔体悬浮(或半悬浮)和搅拌。由于磁悬浮的作用,使熔体与坩埚内壁脱离接触,这样熔体与坩埚壁之间的散热行为由传导散热改变为辐射散热,从而导致散热速度聚减。使纯铜坩埚熔体可达到很高的温度,(1700℃—2000℃)宜于熔炼高熔点金属或其合金。更重要的方面是:熔炼时纯铜坩埚炉料的悬浮将有效防止炉料与纯铜坩埚壁接触所带来的污染。宜于获得高纯度或极活泼的金属与非金属材料。再者,纯铜坩埚是通过感应线圈的中频或高频电流来控制熔体的升温和悬浮,因而有可能实现很好的控制能力,同时感应加热方法本身就是一种非接触的加热方式,避免了用等离子束、电子束等加热方法给坩埚和金属溶液带来的冲击与挥发。这方面纯铜坩埚感应熔炼方法有着特殊的意义。
    在真空自耗电弧中,纯铜坩埚的作用一方面,要接受水的冷却,使其能充分的传导热量,而使液态金属再其内结晶;另一方面,纯铜坩埚又要作为阳极而导电并且要承受铸锭的重量,故纯铜坩埚的材料须用导电性,导热性较好而强度中等的纯铜做简体,法兰选用青铜。再真空状态下,只有靠纯铜坩埚才能将热量传递出去,纯铜坩埚作为阳极,其筒体由纯铜制作,其电阻值约为103欧。因而纯铜坩埚内的电弧热是纯铜坩埚受热的最主要热源。所以,我们可以近似的认为:纯铜坩埚所受的总热量应该是来自于多方面的。一般纯铜坩埚是惰性气体下进行电弧熔炼,熔炼温度较高,经常伴随有电磁搅拌,熔炼组织比较均匀。纯铜坩埚一般是灼烧固体物质,或者是溶液的蒸发、浓缩或结晶用途。

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