Proces topljenja i livenja titanijuma i legura titanijuma
Titanijum je veoma reaktivan metal. U tečnom stanju vrlo brzo reaguje sa kiseonikom, azotom, vodonikom i ugljenikom. Zbog toga se topljenje legure titana mora vršiti pod zaštitom višeg vakuuma ili inertnog gasa (argon ili neon). Sve lonce koje se koriste za topljenje su vodeno hlađene bakrene lončiće. Postoje tri glavne metode za specifične procese topljenja: (1) Topljenje u elektrolučnoj peći sa nepotrošnim elektrodama Topljenje legure se vrši pod zaštitom vakuuma ili inertnog gasa. Proces uglavnom priprema elektrode topljenjem potrošnih elektroda. (2) Vakuumska potrošna elektroda za topljenje u elektrolučnoj peći koristi potrošnu elektrodu napravljenu od titanijuma ili legure titana kao katodu, a vodeno hlađeni bakarni lončić kao anodu. Otopljena elektroda ulazi u lončić u obliku kapljica, formirajući rastopljenu bazenu. Površina rastopljenog bazena se zagrijava lukom i uvijek je u tekućem stanju, a dno i periferija lončića su prisiljeni da se ohlade, što rezultira kristalizacijom odozdo prema gore. Otopljeni metal u rastopljenom bazenu se stvrdnjava i postaje ingot titanijuma. (3) Šematski dijagram uređaja za topljenje za topljenje zaštitne ljuske za koagulaciju potrošne vakuumske elektrode. Ova peć za topljenje je razvijena na bazi elektrolučne peći sa vakumskom potrošnom elektrodom. To je tip peći za livenje delova specijalnog oblika u kombinaciji sa topljenjem i centrifugalnim livenjem. Njegova najveća karakteristika je da se između vodeno hlađenog bakarnog lončića i taline metala nalazi čvrsta tanka ljuska od legure titanijuma, koja je takozvana očvrsnuta ljuska. Ovaj sloj očvrsnute ljuske od istog materijala djeluje kao unutrašnja obloga lončića, formirajući rastopljeni bazen za pohranjivanje tečnosti titanijuma. , kako bi se izbjeglo zagađenje lončića u tečnost legure titana. Nakon izlivanja, očvrsnuta ljuska koja je ostala u otpadu može se nastaviti koristiti kao obloga lončića.
Poslednjih godina, sa razvojem nauke i tehnologije i potrebama proizvodnje, istražuju se i razvijaju nove metode i oprema za topljenje aktivnih metala kao što su legure titanijuma, uglavnom uključujući peći sa elektronskim snopom, plazma peći i vakuumske indukcione peći. , i primijenjen je u određenoj mjeri. Međutim, iz poređenja tehničkih i ekonomskih pokazatelja kao što su potrošnja energije, brzina topljenja i trošak, topljenje u elektrolučnoj peći sa potrošnom elektrodom (uključujući peći sa ljuskom) je i dalje najekonomičnija i najprimjenjivija metoda topljenja. Zbog fizičkih i hemijskih svojstava titanijuma, proces livenja titanijumskih legura ima svoje jedinstvene zahteve i karakteristike u pogledu količine materijala za oblikovanje i metoda procesa. Jedan je materijal za oblikovanje koji zahtijeva vrlo visoku vatrostalnost; drugi je da se izlivanje mora vršiti pod zaštitom relativno visokog stepena vakuuma ili inertnog gasa, a ponekad je potrebna i centrifugalna sila. Materijal ljuske je različit, a fuzioni omotač je podijeljen u tri različita sistema.
(1) Sistem omotača od čistog grafita. Kao vatrostalno punilo i brusni materijal koristi se grafitni prah različitih veličina čestica, a kao vezivo smola. Kućište ima visoku čvrstoću, malu težinu, nisku cijenu i širok izvor sirovina. Pogodno za centrifugalno ili gravitaciono izlivanje.
(2) Vatrostalni metalni površinski sistem školjke. Radi se o kompozitnom sistemu, osim što površinski sloj zahtijeva poseban proces zbog različitih materijala za kalupljenje (vatrostalni metali poput volframovog praha), dok je stražnji sloj isti kao liveni čelik od kalupnih materijala do investicionog livenja. Proces izrade školjke.
(3) Oksidna keramička školjka. I površinski i stražnji sloj ljuske kalupa koriste oksid kao materijal za kalupljenje, tako da školjka kalupa ima veliku čvrstoću, a toplinska provodljivost je najmanja među tri školjke kalupa, što je pogodno za livenje tankozidnih odlivaka sa složenim oblici.
Odlivci od titanijuma izliveni pomoću gornja tri sistema školjki imaju malu razliku u hemijskom sastavu i mehaničkim svojstvima; ali je kvalitet površine značajno drugačiji, a brzina skupljanja posljednje dvije ljuske je znatno manja od one kod grafitnih školjki, tako da je dimenzionalna točnost odljevaka loša.
