鈦是非常活潑的金屬,在液態下,和氧、氮、氫和碳的反應相當快,因此鈦(tài)合金(jīn)熔煉(liàn)必須(xū)在較高(gāo)的真空度或惰性氣體(ar或ne)保護下進行。熔(róng)煉用坩堝均采用水冷銅坩堝,具體的熔煉工藝主要有三(sān)種方式:(1)非自耗電極(jí)電弧爐熔煉 合金熔煉在(zài)真空或惰性氣體保護下進行。該工藝主要為自耗電極熔煉製(zhì)備電極。(2)真空自耗電極電弧爐熔煉 以鈦或鈦合金製成的自耗電極為陰極,以水冷銅坩堝為陽極。熔化了的電極以液滴形式進入坩堝,形成熔池。熔池表麵被電弧(hú)加熱,始終呈液態(tài),底部和坩(gān)堝(guō)接觸的四周受(shòu)到強製冷卻,產生自下而(ér)上的結晶。熔池內的金屬液凝固後成為鈦錠。(3)真空自耗電極凝(níng)殼(ké)護(hù)熔煉 熔煉裝置(zhì)示(shì)意。這種(zhǒng)熔爐是在真空自耗電極(jí)電弧爐基礎上發展起來的,它是一(yī)種將熔煉與離心澆注聯成一體的鑄造異形件的爐型。其最大的特點是在水冷銅(tóng)坩堝與金屬熔體之間存在一(yī)層鈦合金固(gù)體薄殼,即所謂凝殼,這層同材質的凝殼作為坩堝的(de)內襯,用於形成熔池儲存鈦液,避免了坩堝(guō)對鈦合金液的(de)汙染。澆注後,留在(zài)增損內的一層凝殼,可作為坩(gān)堝內襯繼續使用。
近年來(lái),隨著科技的(de)發展及生產的需要,相繼研究開發(fā)了熔煉鈦合金(jīn)及其他活(huó)性金屬的(de)新方法及裝備,主要有電(diàn)子束爐、等離子體爐、真空(kōng)感應爐等,並獲(huò)得一定程(chéng)度的應用。但從耗電量、熔化(huà)速度、成本等技術經濟指標對(duì)比來看,自耗電極電弧爐(含(hán)凝(níng)殼爐)熔煉仍是目前最經濟適用的熔煉方法。由於鈦元素的物理-化學特性(xìng),使得鈦(tài)合金的鑄造工藝,無論是造型材料(liào)率是工藝方(fāng)法均有其獨特的要求和特(tè)點(diǎn)。一(yī)是要求耐火度非常高的(de)造型材(cái)料;二是澆注必須(xū)在較高的(de)真空度或惰性氣體的保護下進行,有時還要附以離心力。接型殼材料(liào)不同,熔模型殼(ké)又(yòu)分(fèn)為三種不同的係統(tǒng)。
(1)純石墨型殼係統。用不同粒度的石墨粉作為耐火填料和撒砂材料,以樹脂為粘接劑。型殼強度高、重量輕、成(chéng)本低(dī),原料來源廣泛。適於離心或重力澆注。
(2)難(nán)熔金屬麵層型殼係統。為複合(hé)型係(xì)統,除麵層因(yīn)造型材料不同(鎢(wū)粉等難熔金屬)需采取特殊(shū)工藝外,背層從造型材料到製殼工藝均同(tóng)於鑄鋼的熔模鑄造(zào)。
(3)氧化物陶瓷型殼係統。型殼(ké)的麵(miàn)、背層均由氧(yǎng)化物作(zuò)為造型材(cái)料,因而型殼強(qiáng)度高,熱導率在三(sān)種型殼中最小(xiǎo),適於澆(jiāo)注形狀(zhuàng)複雜的薄壁鑄件。
用以上三種型殼係統澆注的鈦鑄件,在化學成分和力學性能方麵差別(bié)很小;但(dàn)表(biǎo)麵質量有明(míng)顯差別,後兩種型殼的收縮率明顯小於石墨型殼,因而鑄件尺寸精度。
|