Proces tavení a odlévání titanu a titanových slitin
Titan je velmi reaktivní kov. V kapalném stavu velmi rychle reaguje s kyslíkem, dusíkem, vodíkem a uhlíkem. Proto musí být tavení titanové slitiny prováděno pod ochranou vyššího vakua nebo inertního plynu (argon nebo neon). Kelímky používané pro tavení jsou všechny vodou chlazené měděné kelímky. Existují tři hlavní metody pro konkrétní proces tavení: (1) Tavení v elektrické obloukové peci s nekonzumovatelnou elektrodou Tavení slitin se provádí pod ochranou vakua nebo inertního plynu. Proces hlavně připravuje elektrody tavením spotřebních elektrod. (2) Tavení v elektrické obloukové peci ve vakuové odtavné elektrodě používá jako katodu odtavnou elektrodu vyrobenou z titanu nebo titanové slitiny a jako anodu vodou chlazený měděný kelímek. Roztavená elektroda vstupuje do kelímku ve formě kapiček, které tvoří roztavenou lázeň. Povrch tavné lázně je ohříván obloukem a je vždy v kapalném stavu a dno a okraj kelímku jsou nuceny chladnout, což vede ke krystalizaci zdola nahoru. Roztavený kov v roztavené lázni tuhne a stává se titanovým ingotem. (3) Schematický nákres vakuového tavícího tavícího zařízení s koagulační ochranou pouzdra spotřební elektrody. Tato tavicí pec je vyvinuta na bázi vakuové odtavné elektrodové elektrické obloukové pece. Jedná se o typ pece pro odlévání speciálních tvarových dílů v kombinaci s tavením a odstředivým litím. Jeho největší vlastností je, že mezi vodou chlazeným měděným kelímkem a kovovou taveninou je pevná tenká skořepina ze slitiny titanu, což je tzv. ztuhlá skořepina. Tato vrstva ztuhlé skořepiny ze stejného materiálu působí jako vnitřní výstelka kelímku a tvoří roztavenou lázeň pro uložení titanové kapaliny. aby se zabránilo znečištění kelímku kapalinou ze slitiny titanu. Po nalití lze ztuhlou skořápku, která zůstala v odpadu, dále používat jako výstelku kelímku.
S rozvojem vědy a techniky a potřebami výroby byly v posledních letech zkoumány a vyvíjeny nové metody a zařízení pro tavení aktivních kovů, jako jsou slitiny titanu, zejména pece s elektronovým paprskem, plazmové pece a vakuově indukční pece. a byl do určité míry aplikován. Z porovnání technických a ekonomických ukazatelů, jako je spotřeba energie, rychlost tavení a náklady, je však tavení v elektrické obloukové peci (včetně plášťové pece) stále nejekonomičtější a nejpoužitelnější metodou tavení. Vzhledem k fyzikálním a chemickým vlastnostem titanu má proces odlévání titanových slitin své jedinečné požadavky a vlastnosti z hlediska množství formovacích materiálů a metod procesu. Jedním je formovací materiál, který vyžaduje velmi vysokou žáruvzdornost; další je, že lití musí být prováděno pod ochranou relativně vysokého stupně vakua nebo inertního plynu a někdy je také vyžadována odstředivá síla. Materiál pláště je odlišný a fúzní plášť je rozdělen do tří různých systémů.
(1) Systém pláště z čistého grafitu. Grafitový prášek s různou velikostí částic se používá jako žáruvzdorná výplň a brusný materiál a pryskyřice se používá jako pojivo. Plášť má vysokou pevnost, nízkou hmotnost, nízkou cenu a široký zdroj surovin. Vhodné pro odstředivé nebo gravitační lití.
(2) Žáruvzdorný kovový povrchový plášťový systém. Jedná se o kompozitní systém, kromě toho, že povrchová vrstva vyžaduje speciální proces kvůli různým formovacím materiálům (žáruvzdorné kovy, jako je wolframový prášek), zatímco zadní vrstva je stejná jako ocelolitina od formovacích materiálů až po vytavitelné odlévání. Proces výroby skořápky.
(3) Systém pláště z oxidové keramiky. Povrchová vrstva i zadní vrstva skořepiny formy používají jako formovací materiál oxid, takže skořepina formy má vysokou pevnost a tepelná vodivost je nejmenší ze tří skořepin formy, což je vhodné pro odlévání tenkostěnných odlitků s komplexním tvary.
Titanové odlitky odlévané výše uvedenými třemi systémy pláště mají malý rozdíl v chemickém složení a mechanických vlastnostech; ale kvalita povrchu je výrazně odlišná a rychlost smrštění dvou posledně jmenovaných skořepin je výrazně menší než u grafitových skořepin, takže rozměrová přesnost odlitků je špatná.
