Процес плавлення та лиття титану та титанових сплавів
Процес плавлення та лиття титану та титанових сплавів є дуже важливою частиною сучасної промисловості. Титан має чудові властивості, такі як низька щільність, висока міцність, хороша стійкість до корозії та біосумісність, тому він широко використовується в аерокосмічній, суднобудівній, хімічній промисловості, медичному обладнанні та інших галузях.
Процес плавлення та лиття титану в основному включає етапи підготовки сировини, плавлення, заливки та подальшої обробки. По-перше, етап підготовки сировини вимагає рафінування титанової руди для отримання чистого металевого титану. Потім металевий титан поміщають у піч для плавки, як правило, електродугову піч або електрошлакову піч. Після завершення плавки розплавлений металевий титан виливають у ливарну форму для формування потрібного продукту. Нарешті, за допомогою процесів постобробки, таких як термічна обробка та механічна обробка, вироби з титану відповідають необхідним вимогам до продуктивності.
Титан - дуже активний метал. У рідкому стані він дуже швидко реагує з киснем, азотом, воднем і вуглецем. Тому виплавку титанового сплаву необхідно проводити під захистом високого вакууму або інертного газу (ar або ne). У всіх тиглях, що використовуються для плавки, використовуються мідні тиглі з водяним охолодженням. Існує три основні методи конкретних процесів плавки: (1) плавка в електродуговій печі з неплавким електродом. Виплавку сплаву проводять у вакуумі або під захистом інертного газу. Цей процес в основному готує електроди шляхом плавлення витратних електродів. (2) При плавці в дуговій печі з вакуумним витратним електродом в якості катода використовується витратний електрод, виготовлений з титану або титанового сплаву, а в якості анода – мідний тигель з водяним охолодженням. Розплавлений електрод потрапляє в тигель у вигляді крапель, утворюючи розплавлену ванну. Поверхня розплавленої ванни нагрівається дугою і завжди знаходиться в рідкому стані. Навколишні області, де дно та тигель контактують, змушені охолоджуватися, що призводить до кристалізації знизу вгору. Розплавлений метал у басейні розплаву твердне в титанові злитки. (3) Схема плавильної установки із захищеним корпусом вакуумного витратного електрода. Така піч розроблена на базі електродугової печі з вакуумним електродом. Це тип печі для лиття деталей спеціальної форми, який поєднує в собі плавку і відцентрову розливку. Його найбільшою особливістю є те, що між водоохолоджуваним мідним тиглем і металевим розплавом є тонка тверда оболонка з титанового сплаву, яка є так званою конденсаційною оболонкою. Цей шар конденсаційної оболонки з того самого матеріалу служить футеруванням тигля для формування розплавленої ванни для зберігання титанової рідини. , щоб уникнути забруднення рідини титанового сплаву тиглем. Після заливки шар конденсаційної оболонки, що залишився у втраті, можна продовжувати використовувати як футерівку тигля.
Існують певні проблеми та можливості в процесі плавлення та лиття титану та титанових сплавів. Перш за все, титан має високу температуру плавлення, а процес плавки вимагає високотемпературних умов і високих вимог до обладнання та енергії. По-друге, металевий титан легко реагує з киснем, азотом та іншими елементами в розплавленому стані, що призводить до збільшення вмісту домішок і погіршення якості продукції. Тому необхідно вжити відповідних захисних заходів, таких як захист інертним газом. Крім того, процес плавлення та лиття титану та титанових сплавів також повинен враховувати складність форми, точність розмірів і вимоги до якості поверхні продукту.
Однак із безперервним розвитком науки й техніки процес плавлення й лиття титану й титанових сплавів також постійно розвивається. Впровадження нового плавильного обладнання та технології підвищило ефективність плавки та якість продукції. У той же час дизайн сплаву та технологія модифікації титанових сплавів ще більше оптимізували характеристики титанових виробів. Крім того, процес плавлення та лиття титану та титанових сплавів також є дуже стійким та екологічно чистим і відповідає тенденціям розвитку сучасної промисловості.
Одним словом, процес плавлення і лиття титану і титанових сплавів відіграє важливу роль і має широкі перспективи застосування в сучасній промисловості. З розвитком науки і техніки та безперервним вдосконаленням процесів вважається, що процес плавлення та лиття титану та титанових сплавів відіграватиме більш важливу роль у майбутньому розвитку.
