عملية صب وصهر التيتانيوم Ti-6al-4v Gr5

Ti-6al-4v Gr5 التيتانيوم هو معدن نشط للغاية، في الحالة السائلة، ويكون تفاعل الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين والكربون سريعًا جدًا، لذلك يجب أن يتم ذوبان سبائك التيتانيوم في فراغ عالٍ أو حماية الغاز الخامل (ar أو ne). ذوبان بوتقة مع بوتقة النحاس المبردة بالماء، عملية ذوبان محددة لها ثلاث طرق رئيسية: (1) فرن القوس الكهربائي غير المستهلك ذاتيًا ذوبان سبائك الصهر في الفراغ أو تحت حماية الغاز الخامل. تقوم العملية بشكل أساسي بإعداد الأقطاب الكهربائية لصهر الأقطاب الكهربائية ذات الاستهلاك الذاتي. (2) ذوبان فرن القوس الكهربائي ذاتي الاستهلاك الفراغي يتم استخدام قطب كهربائي ذاتي الاستهلاك مصنوع من التيتانيوم أو سبائك التيتانيوم ككاثود وبوتقة نحاسية مبردة بالماء مثل الأنود. يدخل القطب المنصهر إلى البوتقة على شكل قطرات سائلة، مكونًا بركة منصهرة. يتم تسخين سطح البركة المنصهرة بواسطة قوس كهربائي ويكون دائمًا في حالة سائلة. يتعرض الجزء السفلي والمنطقة المحيطة الملامسة للبوتقة للتبريد القسري، مما يؤدي إلى التبلور من الأسفل إلى الأعلى. يتصلب المعدن السائل الموجود في البركة المنصهرة ويتحول إلى سبيكة تيتانيوم. (3) فراغ الاستهلاك الذاتي الكهربائي تكثيف قذيفة حماية ذوبان جهاز ذوبان التخطيطي. تم تطوير هذا الفرن على أساس فرن القوس الكهربائي ذاتي الاستهلاك الفراغي، وهو نوع من الصهر والصب بالطرد المركزي في صب الأجزاء المشكلة من نوع الفرن. أكبر ميزة لها هي وجود طبقة من سبائك التيتانيوم الصلبة ذات القشرة الرقيقة بين بوتقة النحاس المبردة بالماء والمعدن المنصهر، ما يسمى بالقشرة المجمدة، وهذه الطبقة من القشرة المجمدة من نفس المادة تعمل بمثابة بطانة للطبقة الصلبة. بوتقة لتشكيل بركة منصهرة لتخزين سائل التيتانيوم، مما يتجنب تلوث البوتقة بسائل سبائك التيتانيوم. بعد الصب، يمكن استخدام طبقة من القشرة المتجمدة المتبقية داخل فقدان الزيادة كبطانة للبوتقة.

في السنوات الأخيرة، مع تطور العلوم والتكنولوجيا واحتياجات الإنتاج، البحث والتطوير المتتالي لصهر سبائك التيتانيوم وغيرها من المعادن النشطة طرق ومعدات جديدة، بشكل رئيسي فرن شعاع الإلكترون، فرن البلازما، فرن الحث الفراغي، وما إلى ذلك، والحصول على درجة معينة من التطبيق. ومع ذلك، من مقارنة استهلاك الطاقة وسرعة الذوبان والتكلفة والمؤشرات الفنية والاقتصادية الأخرى، فإن ذوبان فرن القوس الكهربائي ذاتي الاستهلاك (بما في ذلك فرن القشرة التكثيفي) لا يزال هو طريقة الصهر الأكثر اقتصادا وقابلة للتطبيق. نظرا للخصائص الفيزيائية والكيميائية للتيتانيوم، مما يجعل عملية صب سبائك التيتانيوم، ما إذا كان معدل مواد النمذجة هي العملية لها متطلباتها وخصائصها الفريدة. أولاً، متطلبات مواد النمذجة عالية المقاومة للحرارة؛ ثانيًا، يجب أن يتم الصب في درجة عالية من الفراغ أو حماية الغاز الخامل، وفي بعض الأحيان يتم ربطه أيضًا بقوة الطرد المركزي. تختلف مادة الغلاف المتصلة، حيث يتم تقسيم غلاف التشكيل بالذوبان إلى ثلاثة أنظمة مختلفة.
(1) نظام غلاف الجرافيت النقي. يتم استخدام مسحوق الجرافيت بأحجام مختلفة من الحبوب كمواد حشو حرارية ومواد نشر الرمل، ويستخدم الراتنج كعامل ربط. قوة عالية وخفيفة الوزن ومنخفضة التكلفة ومصدر واسع للمواد الخام. مناسبة للصب بالطرد المركزي أو الجاذبية.

(2) نظام غلاف الطبقة السطحية المعدنية المقاومة للحرارة. بالنسبة للنظام المركب، بالإضافة إلى الطبقة السطحية بسبب مواد القولبة المختلفة (مسحوق التنغستن والمعادن المقاومة للحرارة الأخرى) تحتاج إلى استخدام تكنولوجيا خاصة، والعودة من مواد القولبة إلى عملية صنع القشرة هي نفس صب استثمار الفولاذ المصبوب .

(3) نظام قذيفة السيراميك أكسيد. الطبقة الأمامية والخلفية للقذيفة مصنوعة من الأكسيد كمادة للنمذجة، وبالتالي فإن القشرة تتمتع بقوة عالية والتوصيل الحراري هو الأصغر بين الأنواع الثلاثة للأصداف، وهي مناسبة لصب المصبوبات ذات الجدران الرقيقة ذات الأشكال المعقدة.

مصبوبات التيتانيوم مع الأنواع الثلاثة المذكورة أعلاه من نظام القشرة، في التركيب الكيميائي والخواص الميكانيكية للفرق صغير جدًا؛ ولكن هناك اختلافًا كبيرًا في جودة السطح، فالنوعان الأخيران من انكماش القشرة أصغر بكثير من قشرة الجرافيت، وبالتالي دقة أبعاد الصب.