חמש שיטות להמסת סגסוגות טיטניום

שיטות ההתכה של סגסוגת טיטניום מחולקות בדרך כלל ל: 1. שיטת התכה תנור קשת מתכלת ואקום; 2. שיטת התכה תנור קשת ואקום בלתי מתכלה; 3. שיטת התכה של אח קרה; 4. שיטת התכה של סיר קר; 5. חמש שיטות להתכת אלקטרוסלאג.


1. שיטת התכה תנור קשת מתכלת ואקום (שיטת VAR)

עם התפתחות טכנולוגית הוואקום ויישום המחשב, שיטת VAR הפכה במהרה לטכנולוגיית ייצור תעשייתית בוגרת של טיטניום. המאפיינים הבולטים של שיטת VAR הם צריכת חשמל נמוכה, מהירות התכה גבוהה ושחזור באיכות טובה. בדרך כלל יש להמיס את המטבעות המוגמרים בשיטת VAR ולהילחם מחדש פעמיים לפחות. שיטת VAR משמשת לייצור מטילי טיטניום. התהליך בו משתמשים היצרנים ברחבי העולם דומה בעיקרון. ההבדל הוא שמשתמשים בשיטות וציוד שונים להכנת אלקטרודות. ניתן לחלק את הכנת האלקטרודות לשלוש קטגוריות. הראשון הוא לאמץ את האלקטרודה האינטגרלית אשר נלחצת ברציפות על ידי הזנת חלקים, למעט תהליך ריתוך אלקטרודות; השנייה היא ללחוץ על אלקטרודה אחת ולרתך אותה באלקטרודה מתכלה. ובאמצעות ריתוך קשת ארגון בפלזמה או ריתוך ואקום לאחד; שלישית, אלקטרודת הליהוק הוכנה בשיטות התכה אחרות.


מאפיינים טכניים ויתרונות של תנור VAR מתקדם ומודרני:

(1) כל קלט הכוח הקואקסיאלי, כלומר כל גובה הכבשן על אספקת החשמל הקואקסיאלית, המכונה ספק כוח קואקסיאלי, מצמצמים את תופעת ההפרדה;

(2) ניתן לכוונן את הכיול החשמלי בכור היתוך בציר ה- X / Y;

(3) עם מערכת שקילה אלקטרודה מדויקת, קצב ההתכה נשלט אוטומטית, התממשות מהירות קבועה מתממשת ואיכות ההיתוך מובטחת;

(4) להבטיח את הדירות והעקביות של כל התכה;

(5) גמישות, כלומר, תנור אחד יכול לייצר מגוון סוגי מטות ויציקת מטות בקנה מידה גדול, שיכולים לשפר מאוד את הפרודוקטיביות;

(6) כלכלה טובה. מצב "אספקת חשמל קואקסיאלית" יכול למנוע דליפה מגנטית הנגרמת על ידי חוסר האיזון של זרם הכור היתוך. צמצם או ביטל את ההשפעות השליליות של שדות מגנטיים הנגרמים על מוצרים מומסים. ולשפר את היעילות החשמלית, כדי להשיג מטיל איכותי ויציב. מטרת "התכה במהירות קבועה" היא לשפר את איכות המטיל על ידי הבטחת אורך הקשת וקצב ההיתוך הקבוע בתהליך ההיתוך באמצעות מערכת בקרה אלקטרונית מתקדמת וחיישן משקל, ובכך לשלוט על תהליך הקרישה. זה יכול למעשה למנוע הפרדה ולהבטיח את האיכות הפנימית של המטיל.

בנוסף לשני המאפיינים שלעיל, תנור VAR מודרני להתכת טיטניום מימש את תנור ה- VAR הגדול. 5 מטר, 32 טון מטיל גדול.

שיטת VAR היא שיטת ההתכה התעשייתית הרגילה לסגסוגות טיטניום וטיטניום מודרניים. אולם יש לטפל בטכנולוגיות הבאות:


ראשית, שיטת הכנת אלקטרודות; תהליך הכנת האלקטרודה מסובך מאוד, מה שמצריך מכבשה יקרה כדי ללחוץ על ספוג טיטניום, סגסוגת ביניים והחזרת חומר שיורי לאלקטרודה שלמה או מפתח ברגים חשמלי בודד. אלקטרודה יחידה צריכה גם להיות מרותכת באלקטרודה מתכלה. במקביל, על מנת להבטיח את אחידות הרכב האלקטרודה המתכלה, הוא צריך להיות מצויד בבד, חומר שקילה, חומר ערבוב ומתקנים תואמים אחרים.


שנית, ישנם מדי פעם ליקויים מטלורגיים כמו הפרדה. כמו הפרדה בהרכב והפרדה של קרישיות.


הראשון נגרם כתוצאה מהתפלגות לא אחידה של יסודות טומאה או אלמנטים מסגסוגת באלקטרודה והתמצקות ללא חלוקת איזון זמן במהלך ההיתוך. האחרון נובע מכניסה מזדמנות של תכלילים בעלי צפיפות גבוהה (HDI) ותכלילים בצפיפות נמוכה (LDI) לחומר הגלם או לתהליך. לא ניתן להמיס תכלילים אלה לחלוטין בתהליך ההתכה, וכתוצאה מכך פגמים מתכותיים כמו תכלילים מזיקים ביותר.


2. שיטת התכה תנור קשת ואקום בלתי מתכלה (שיטת ג'יין אתה NC)

נכון לעכשיו, אלקטרודה נחושת מקורר במים החליפה את השלב הראשוני של תעשיית טיטניום טונגום פלטפורמת תוריום זהב יציקה חשמלית או ברגים חשמליים גרפיט, פתר את בעיית הזיהום התעשייתי, מה שהופך את שיטת NC הפכה לשיטה חשובה להתכה של טיטניום וזהב טיטניום, כמה טונות של תנור NC היו באירופה ובארצות הברית.

אלקטרודות נחושת מקוררות מים מחולקות לשני סוגים: האחד מסתובב עצמי; השני הוא שדה מגנטי מסתובב, שמטרתו למנוע מהקשת לשרוף את האלקטרודה.

תנור NC יכול גם להיות מחולק לשני סוגים: האחד הוא חומרי גלם המתכת כור היתוך מקורר במים, בעובש נחושת מקורר במים שיצוק למטילים; האחרת היא יציקה רציפה של חומרי גלם, התכה והתמצקות בכור היתוך מקורר במים.

היתרונות של שיטת התכה NC הם: (1) יכול לחסוך את האלקטרודה הכבישה ואת תהליך האלקטרודה הריתוך; (2) יכול לגרום לקשת להישאר על החומר למשך זמן רב, כדי לשפר את אחידות הרכב המטיל; (3) יכול להשתמש בצורות וגדלים שונים של חומרי גלם, בתהליך ההתכה יכול להוסיף גם שאריות של 100%, מיחזור טיטניום.

בתור התכה ראשונית, שיטת NC מועילה למדי מבחינת שיפור התאוששות שאריות והפחתת עלויות. בדרך כלל, תנור NC ויחידת תנור VAR נהגו לתת משחק מלא ליתרונותיהם בהתאמה.


3. שיטת התכה של אח קר (שיטת CHM לקצרה)

הליקויים בהכללה המתכתית של מטילי סגסוגת טיטניום וטיטניום הנגרמים כתוצאה מזיהום של חומרי גלם ותהליך התכה לא תקין, השפיעו תמיד על יישום סגסוגת טיטניום וטיטניום בשדה התעופה והחלל. על מנת לבטל את התכלילים המתכתיים בחלקים המסתובבים של מנוע מטוסי סגסוגת טיטניום, פותחה טכנולוגית ההתכה של האח הקרה.

התכונה הגדולה ביותר בשיטת CHM היא הפרדת תהליך ההיתוך, הזיקוק והמיצוק. כלומר, לאחר שהנטל המותך נכנס למיטת הכבשן, הוא נמס תחילה, ואז נכנס לאזור הזיקוק של מיטת הכבשן הקרה לצורך הזיקוק, ולבסוף מתמצק למטבעות באזור ההתגבשות. היתרון המשמעותי של טכנולוגיית CHM הוא בכך שהיא יכולה ליצור קונכיות מיצוק בקיר מיטת התנור הקרה, ו"איזור הצמיג "שלה יכול לתפוס תכלילים בעלי צפיפות גבוהה (HDI) כמו WC, Mo, Ta, וכו '. בינתיים, באזור אזור הזיקוק, זמן המעצר של חלקיקי תכלילים בצפיפות נמוכה (LDI) בנוזל בטמפרטורה גבוהה מתארך, מה שיכול להבטיח את פירוקו המלא של LDI, על מנת להסיר ליקוי הכללה ביעילות. זאת אומרת. ניתן לחלק את מנגנון הטיהור של התכה באח קר להפרדת כוח משיכה והפרדת התכה.


3.1 התכה של קרן אלקטרונים (EBCHM) התכה של קרן אלקטרונים (EB) היא תהליך שמשתמש באנרגיה של אלקטרונים במהירות גבוהה ליצירת חום בחומר עצמו לצורך התכה וזיקוק. תנור EB עם אח קר נקרא EBCHM. ל- EBCHM פונקציות מצוינות שההתכה המסורתית אינה עושה:

(1) להסיר ביעילות טנטלום, מוליבדן, טונגסטן, טונגסטן קרביד ותכלילים אחרים בצפיפות גבוהה (HDI) וטיטניום ניטריד. תחמוצת טיטניום ושילוב בצפיפות נמוכה אחרת (LDI);

(2) יכול לקבל מגוון שיטות האכלה, התאוששות שאריות טיטניום קלה יחסית, כלומר יכולה להשתמש בשיטות התכה אחרות לא יכולות להשתמש בפסולת, עדיין יכולה לייצר מטילי טיטניום טהורים, להפחית מאוד את עלות המוצרים;

(3) ניתן לדגום אותו ישירות מנוזל המתכת לצורך ניתוח וניתוח;

(4) יכול לייצר בילט מעוצב, להפחית את תהליך הייצור, להפחית את צריכת חומרי הגלם, לשפר את התשואה;


ל- EBCHM יש עדיין את החסרונות הבאים:

(1) התכה צריכה להתבצע בתנאי ואקום גבוהים, כך שלא ניתן להתיך ישירות בספוג טיטניום עם תכולת כלוריד גבוהה;

(2) אלמנטים מסגסוגת הם נדיפים וקשים לשליטה בהרכב הכימי.


3.2 שיטת התכה של מיטת קנאה קרה בפלזמה (שיטת PCHM צינור)

שיטת PCHM משתמשת בקשת הפלזמה הנוצרת על ידי יינון גזים אינרטים כמקור החום, וניתן להשתמש בה כדי להשלים את ההיתוך בטווח לחץ רחב בין ואקום נמוך ללחץ אטמוספרי קרוב. המאפיין של שיטה זו הוא שהיא יכולה להבטיח את הרכב הסגסוגת בלחץ אדים שונה, ואין שום יכולת ברורה לשפר את תכונותיו של הסגסוגת המסורתית בתהליך ההתכה. עבור סגסוגות טיטניום וטיטניום, ניתן להשיג מטיל אידיאלי על ידי התכה אחת. היתרונות של שיטת PCHM מודרנית הם:


(1) השקעת ציוד נמוכה, קלה לתפעול, בטוחה ואמינה;


(2) יכול להשתמש בסוגים וצורות שונות של חומרי גלם, אחוז התאוששות שאריות הוא גבוה;


(3) להבטיח את המגוון של ההרכב הכימי של הסגסוגת;


(4) מימוש מחזור יקר של גז אינרט, תוך הפחתת עלויות הייצור.


החיסרון בשיטת PCHM הוא יעילות חשמלית נמוכה. למשותף ל- EBCHM ול- PCHM היכולת לחסל HDI ו- LDI. הראשון מתאים יותר להתכת טיטניום טהור. עבור סגסוגות, האחרון מתאים יותר. בדומה לשיטת VAR, שתי השיטות לעיל יכולות להשיג מגוון רחב של בקרת תהליכים אוטומטיות, כולל פרמטרי תהליכים (מהירות התכה, חלוקת הטמפרטורה במהלך ההיתוך וההמצקה, שינוי הרכב במהלך ההיתוך, הסרת דרגה של תכלילים בלתי מסיסים וכו ') ואיכות .




4. שיטת התכה של סיר קר (שיטת CCM לקצרה)


בשנות השמונים פיתחה חברת ferrosilicon האמריקאית את תהליך התכה האינדוקציה ללא סיגים והכניסה את שיטת CCM לייצור תעשייתי, ששימש לייצור מטילי טיטניום ויציקות דיוק טיטניום. בשנים האחרונות, בכמה מדינות מפותחות כלכלית, שיטת CCM החלה לצעוד לסולם הייצור התעשייתי, בקוטר המרבי של מטיל lm ואורך של 2 מ ', וסיכויי הפיתוח שלו ראויים לציון. תהליך ההיתוך של CCM מתבצע בכור היתוך מתכת המורכב מבלוקים בצורת קשת מקוררים במים או צינורות נחושת שאינם מוליכים זה לזה. היתרון הגדול ביותר של שילוב זה הוא שהפער בין כל שני בלוקים הוא שדה מגנטי משופר, וההתרגשות העזה שנוצרת על ידי השדה המגנטי הופכת את ההרכב הכימי לטמפרטורה לעקביים ובכך משפרת את איכות המוצר. שיטת CCM משלבת את המאפיינים של שיטת VAR והיתוך אינדוקציה כור היתוך של חומרים עקשן, שיכולה להשיג מטילי איכות גבוהה עם הרכב אחיד וללא זיהום כור היתוך ללא חומרים עקשן וללא ייצור אלקטרודות. בהשוואה לשיטת VAR, בשיטת CCM יש יתרונות של עלות ציוד נמוכה ותפעול פשוט, אך נכון לעכשיו, טכנולוגיה זו עדיין בשלב הפיתוח.


5. התכת אלקטרוסלאג (ESR)


ESR ממיר אנרגיה חשמלית לאנרגיית חום באמצעות התנגשות של חלקיקים טעונים כאשר זרם עובר דרך אלקטרוזג מוליך. המטען נמס ומזוקק על ידי אנרגיית החום הנוצרת עקב עמידות הסיגים. שיטת ESR משתמשת באלקטרודה המתכלה לצורך התכת אלקטרוסלאג 'בסיגים הלא פעילים (CaF2), הניתנים למיזוג ישיר ולהטלתם לבלילי מטות באותה צורה באיכות משטח טובה, והיא מתאימה לעיבוד ישיר בתהליך הבא. היתרונות של חוק זה הם:


(1) הקואקסיאליות השלמה של תנור ESR מבטיחה את הדירות של יציקת מטילי באיכות הטובה ביותר;


(2) התגבשות צירית של מטיל, מבנה צפוף ואחיד;


(3) מערכת שקילה אלקטרודה ומערכת בקרת קצב התכה ברמת דיוק גבוהה במיוחד;


(4) הציוד פשוט וקל לתפעול. החיסרון הוא שלא ניתן לזהם את המטיל על ידי הסיגים.

titanium alloys