Titaanisulami sulatustehnoloogia: VAR-, EB- ja plasmakoldeprotsessid

Sulamine on samm, mis määrab iga allavoolu toodetud titaantoote puhtuse, keemia ja struktuuri ühtluse. Titaani ei saa sulatada kokkupuutel tavaliste tulekindlate materjalidega, see neelab hapnikku, lämmastikku ja vesinikku kergesti üle 400 kraadi Celsiuse järgi ning selle sulamistemperatuur 1668 kraadi Celsiuse lähedal on piisavalt kõrge, et lisada legeerivaid molübdeeni, vanaadiumi või kroomi lisandeid, ilma et tekiks segregatsioone või sulamata osakesi. Kaasaegne sulatustehnoloogia on sisuliselt vastuste kogum neile kolmele piirangule ja allpool kirjeldatud uuendused on need, mis muutsid tööstuspraktikat.

Miks titaani sulamine on erinev?

Tulekindel kontakt puudub:sula titaan redutseerib enamiku oksiide, nii et sulatamine toimub vesijahutusega-vasktiiglites või koldes vaakumis või kõrge puhtusastmega inertgaasis.

Gaasitundlikkus:hapnik ja lämmastik stabiliseerivad alfa-faasi ja habrastavad metalli, samas kui vesinik põhjustab poorsust; atmosfääri ja tooraine puhtust tuleb kontrollida koos.

Kõrge sulamistemperatuuriga lisandid:elemendid, nagu molübdeen ja vanaadium, sulavad tunduvalt üle titaani, nii et neid lisatakse pigem põhisulamite või pressitud tihenditena, mitte puhaste metallitükkidena.

Vaakumkaare ümbersulatamine kõrge sulamistemperatuuriga metallide otsese lisamisega

Vaakumkaare ümbersulatamisel sulatatakse kuluv elektrood alalisvoolukaare abil vaakumis vesijahutusega vaskvormi{0}}. Klassikaline raskus on tulekindlate metallide lisamine. Kui basseini tilgutatakse puhast molübdeeni või vanaadiumi, võivad osakesed vajuda, sulada mittetäielikult ja jätta suure tihedusega lisandeid, mis jäävad ellu iga allavoolu toimingu.

Täiustus seisnes selles, et lisada need elemendid alumiiniumi-vanaadiumi või alumiinium-molübdeeni põhisulamina või elektroodi segatud pressitud ja paagutatud tihenditena ning sulatusprogrammi häälestamine nii, et bassein oleks lisandite lahustamiseks piisavalt sügav, kuid mitte nii sügav, et need eralduks. Õige kaarevoolu, pilu ja sulamiskiiruse valimisel saadakse valuplokid, mille koostis vastab nõutavale suhtele ja millel on ühtlane, eraldamata struktuur. See lähenemisviis võimaldas titaanisulameid, nagu klass 5 (UNS R56400), toota tööstuslikus mastaabis usaldusväärse keemiaga.

Kaare ja mitme{0}}etapilise sulamise piiramine

Katkestuskaare tehnika käsitleb valuploki ülaosa. Selle asemel, et kaare täisvõimsusel välja lülitada, vähendatakse võimsust kaare taastamise ajal ja elektrood eemaldatakse aeglaselt. Valuploki ülaosa jääb vedelaks piisavalt kaua, et toita tahkumise kokkutõmbumist, mis lühendab kokkutõmbumistoru, vähendab käsnjas poorsust ja parandab saagikust. Piiramine homogeniseerib ka valuploki ülaosa, kuhu segregatsioon muidu koonduks.

Kriitilised klassid sulatatakse kaks või kolm korda. Esimene läbimine loob keemia, teine ​​täpsustab struktuuri ja hajutab segregatsiooni ning kolmas kontrollib gaasisisaldust ja kaasamise jaotust. Iga läbimine on värske külmutamissündmus, mis purustab eelmise struktuuri.

Elektronkiire ja plasmakolde sulamine

Külmkoldes sulatamine eemaldab kandmised, mida vaakumkaare ümbersulatamine ei suuda. Lähteaine sulatatakse vesijahutusega vaskkoldes, kus tihedad osakesed, nagu volframkarbiidist tööriistakillud, settivad koljusse ning madala tihedusega osakesed, nagu titaannitriid, ujuvad ja jäävad lõksu. Seejärel voolab rafineeritud vedelik vormi või valandisse.

Külm kolde sulatamine elektronkiirega:kõrgvaakum, suurepärane suure tihedusega inklusioonide ja lenduvate lisandite eemaldamiseks koos ülekuumenemise ja aurustumise täpse juhtimisega.

Plasma kaare sulamine:töötab inertgaasis kõrgemal rõhul, väldib legeerivate elementide vaakumaurustumist ja käitleb suurtes kogustes taaskasutatud jääke.

Mõlemat protsessi kasutatakse tavaliselt kahe{0}}etapilise marsruudi esimese etapina: kolde sulatamine puhtuse tagamiseks, millele järgneb vaakumkaarega ümbersulatamine heli, eraldamise-vaba lõpliku valuploki saamiseks.

Kolju induktsioonsulatamise ja külmtiigli praktika

Kolju induktsioonsulatamisel kasutatakse segmenteeritud vesijahutusega{0}}vasktiiglit ja vahelduvat magnetvälja. Samast sulamist õhuke tahkunud kolju kaitseb tiiglit, nii et sulatis ei puuduta kunagi vaske. Põllu tugev segav toime annab suurepärase keemilise homogeensuse, mis sobib raskete elementidega ja väikese kuumusega sulamitega, nagu näiteks valandid ja peaaegu võrgukujulised komponendid. Piirang on mastaapne: kolju induktsioonisulatamist kasutatakse tavaliselt mõnesajakiloste kuumuste, mitte mitme-tonniste valuplokkide puhul.

Kaasamisklassid ja nende kontrollimine

Sulatuse kvaliteet ja selle taga olevad standardid

Valuploki kvaliteet on määratletud järgmiste tootestandarditega: ASTM B265 plaatide, lehtede ja ribade jaoks, ASTM B338 keevitatud ja õmblusteta torude jaoks kondensaatorite ja soojusvahetite jaoks, ASTM B348 vardade ja toorikute jaoks ning AMS ja ISO 5832 seeria kosmose- ja implantaadiklasside jaoks. Kõik need viitavad valuploki vastupidavusele, keemilistele piiridele ja kontrollinõuetele, mida sulatuskoda peab tarnima, ning ostjad nõuavad üha enam sulatustee sertifikaadil deklareerimist, mitte eeldamist.

KKK

K: Miks sulatatakse titaan vaakumis?
Kuna sula titaan neelab hapnikku, lämmastikku ja vesinikku ning redutseerib enamiku tulekindlaid oksiide. Vaakum- või kõrge -puhtusastmega inertgaas koos vesijahutusega-vasktiiglitega hoiab sulandi mõlemast saasteallikast eemal.

K: Kuidas lisatakse titaani sulatisele selliseid elemente nagu molübdeen?
Kulutavasse elektroodi segatud põhisulamitena või pressitud tihenditena, mille sulatusprogramm on valitud nii, et lisandid lahustuvad täielikult ilma vajumata ja suure tihedusega lisandeid moodustamata.

K: Mida kaare taastamine saavutab?
See hoiab valuploki ülaosa vedelana, kuni sulatis lõpeb, mis toidab viimast kokkutõmbumist, lühendab kokkutõmbumistoru, vähendab käsnjas poorsust ja parandab valuploki kasutatavat saagist.

K: Millal eelistatakse külma kolde sulatamist vaakumkaare ümbersulatamisele?
Kui puhtus on prioriteet. Elektronkiire või plasmakolde sulatamine püüab kinni nii suure kui ka madala tihedusega inklusioonid, mida vaakumkaare ümbersulatamine võib läbi viia, ning see käsitleb hästi ümbertöödeldud jääke ja suuri lähteaineid.

K: Mitu sulatuskäiku on kriitilise osa jaoks vaja?
Kaks või kolm läbimist on tüüpilised kosmose-, meditsiini- ja soojusvaheti torudele. Täpse arvu määrab toote spetsifikatsioon ja lähteaine puhtus, mitte universaalne reegel.

K: Kas täiendav sulatamine muudab sulami keemiat?
See täiustab ja homogeniseerib keemiat, mitte ei muuda seda. Lenduvad elemendid võivad elektronkiirega kõrgvaakumsulatamisel kaduda, mistõttu on sulamisprogramm iga sulami ja kuumuse suuruse jaoks kvalifitseeritud.