Πέντε συνήθεις μέθοδοι τήξης για κράματα τιτανίου
Τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορες βιομηχανίες λόγω των εξαιρετικών ιδιοτήτων τους, όπως η υψηλή αναλογία αντοχής προς βάρος, η αντοχή στη διάβρωση και η βιοσυμβατότητα. Ωστόσο, το υψηλό σημείο τήξης των κραμάτων τιτανίου παρουσιάζει προκλήσεις επεξεργασίας. Οι μέθοδοι τήξης κράματος τιτανίου γενικά χωρίζονται σε: 1. Μέθοδος τήξης με αναλώσιμο ηλεκτρικό τόξο σε κενό. 2. Μη αναλώσιμη μέθοδος τήξης ηλεκτρικού τόξου κενού. 3. Μέθοδος τήξης ψυχρής εστίας. 4. Μέθοδος τήξης σε κρύο δοχείο. 5. Μέθοδος τήξης ηλεκτροσκωρίας. Πέντε μέθοδοι.
1. Μέθοδος τήξης αναλώσιμου ηλεκτρικού τόξου σε κενό (αναφέρεται ως μέθοδος VAR)
Είναι μια προηγμένη μεταλλουργική διαδικασία που χρησιμοποιείται για την παραγωγή μετάλλων και κραμάτων υψηλής καθαρότητας. Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται κυρίως για τη βελτίωση της καθαρότητας και της ομοιομορφίας των υλικών και χρησιμοποιείται συνήθως για την παραγωγή υψηλής ποιότητας ειδικών κραμάτων, κραμάτων αλουμινίου και άλλων μεταλλικών υλικών υψηλής ζήτησης. Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας κενού και την εφαρμογή υπολογιστών, η μέθοδος VAR έγινε γρήγορα μια ώριμη βιομηχανική τεχνολογία παραγωγής τιτανίου. Το μεγαλύτερο μέρος του σημερινού τιτανίου και των πλινθωμάτων από κράμα του παράγονται χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο. Τα κύρια χαρακτηριστικά της μεθόδου VAR είναι η χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, η υψηλή ταχύτητα τήξης και η καλή ποιότητα αναπαραγωγής. Το πλινθίο που έχει λιώσει με τη μέθοδο VAR έχει καλή κρυσταλλική δομή και ομοιόμορφη χημική σύσταση. Συνήθως, το έτοιμο πλινθίο πρέπει να λιώνεται με τη μέθοδο VAR. Απαιτούνται τουλάχιστον δύο επανατήξεις. Η μέθοδος VAR χρησιμοποιείται για την παραγωγή πλινθωμάτων τιτανίου. Οι διαδικασίες που χρησιμοποιούνται από κατασκευαστές σε όλο τον κόσμο είναι βασικά παρόμοιες. Η διαφορά έγκειται στη χρήση διαφορετικών μεθόδων και εξοπλισμού προετοιμασίας ηλεκτροδίων. Η προετοιμασία ηλεκτροδίων μπορεί να χωριστεί σε τρεις μεγάλες κατηγορίες. Το ένα είναι το ενσωματωμένο ηλεκτρόδιο που πιέζεται συνεχώς προσθέτοντας υλικά σε δόσεις, εξαλείφοντας τη διαδικασία συγκόλλησης ηλεκτροδίων. το άλλο είναι το μονοκόμματο ηλεκτρόδιο που πιέζεται και συγκολλάται σε αναλώσιμα ηλεκτρόδια. Και συγκολλούνται μεταξύ τους μέσω συγκόλλησης με τόξο αργού πλάσματος ή συγκόλλησης υπό κενό. Τρίτον, χρησιμοποιήστε άλλες μεθόδους τήξης για την παρασκευή χυτών ηλεκτροδίων.
Εκτός από τα δύο παραπάνω χαρακτηριστικά, οι σύγχρονοι φούρνοι VAR για την τήξη τιτανίου έχουν επίσης υλοποιήσει τον κλίβανο VAR μεγάλης κλίμακας. Οι σύγχρονοι φούρνοι VAR μπορούν να μυρίσουν μεγάλα πλινθώματα με διάμετρο 1,5 m και βάρος 32 τόνους.
Η μέθοδος vAR είναι η τυπική μέθοδος βιομηχανικής τήξης για σύγχρονα κράματα τιτανίου και τιτανίου.
2. Μη αναλώσιμη μέθοδος τήξης ηλεκτρικού τόξου κενού (μέθοδος Jianni NC)
Περιβάλλον κενού Όπως ο αναλώσιμος κλίβανος ηλεκτρικού τόξου, η μέθοδος CNC εκτελείται επίσης σε περιβάλλον κενού. Με την αναρρόφηση του αέρα και του αερίου στον κλίβανο, δημιουργούνται συνθήκες υψηλού κενού για τη σταδιακή μείωση της μόλυνσης του αέρα και του οξυγόνου και τη διασφάλιση της παραγωγής υλικών κραμάτων υψηλής ποιότητας.
Ηλεκτρόδια Στη μηχανική κατεργασία CNC, τα ηλεκτρόδια που χρησιμοποιούνται είναι συνήθως μη αναλώσιμα και συνήθως είναι κατασκευασμένα από βολφράμιο ή άλλα υλικά υψηλού σημείου τήξης. Αυτά τα ηλεκτρόδια είναι σταθερά και ικανά να αντέχουν σε υψηλές θερμοκρασίες και εκκενώσεις τόξου υψηλής ενέργειας χωρίς να καταναλώνονται.
Το τόξο συμβαίνει με την εισαγωγή ηλεκτρικού ρεύματος, συνήθως χρησιμοποιώντας δύο ηλεκτρόδια, παράγοντας εκκένωση τόξου. Αυτό το τόξο είναι πολύ καυτό και μπορεί να θερμάνει τα υλικά σε θερμοκρασίες πάνω από το σημείο τήξης τους.
Τήξη υλικού Υπό τη δράση του τόξου, το υλικό θερμαίνεται σε αρκετά υψηλή θερμοκρασία για να αναφλεγεί και να λιώσει. Εφόσον χρησιμοποιούνται μη αναλώσιμα ηλεκτρόδια, τα ίδια τα ηλεκτρόδια δεν καταναλώνονται και επομένως μπορούν να χρησιμοποιούνται συνεχώς.
Προετοιμασία κράματος: Αφού λιώσει το υλικό, το απαιτούμενο κράμα μπορεί να παρασκευαστεί ρυθμίζοντας την ένταση του τόξου, τη θερμοκρασία στον κλίβανο και τη σύνθεση του κράματος. Αυτό καθιστά τη μέθοδο NC πολύ κατάλληλη για την παρασκευή κραμάτων με υψηλή ακρίβεια και ακριβή έλεγχο της σύνθεσης.
Ως εφάπαξ τήξη, η μέθοδος NC είναι αρκετά συμφέρουσα από την άποψη της βελτίωσης του ρυθμού ανάκτησης των υπολειμματικών υλικών και της μείωσης του κόστους. Συνήθως, οι φούρνοι NC και οι φούρνοι VAR χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό για να δώσουν πλήρη απόδοση στα αντίστοιχα πλεονεκτήματά τους. Η μέθοδος NC χρησιμοποιείται συνήθως σε ερευνητικά εργαστήρια και για την προετοιμασία εξειδικευμένων υλικών επειδή παρέχει υψηλό βαθμό ελέγχου του υλικού και ευελιξία προετοιμασίας. Ωστόσο, σε σύγκριση με αναλώσιμους κλιβάνους ηλεκτρικού τόξου, το κόστος εξοπλισμού και λειτουργίας της μεθόδου NC είναι υψηλότερο, επομένως χρησιμοποιείται κυρίως σε εφαρμογές που απαιτούν υψηλή ακρίβεια και ακριβή έλεγχο εξαρτημάτων, όπως η αεροδιαστημική, η ενέργεια, τα ηλεκτρονικά κ.λπ.
3. Μέθοδος τήξης ψυχρής εστίας (μέθοδος CHM για συντομία)
Τα μεταλλουργικά ελαττώματα εγκλεισμού σε πλινθώματα τιτανίου και κράματος τιτανίου που προκαλούνται από μόλυνση πρώτων υλών και ανώμαλες διεργασίες τήξης επηρέαζαν πάντα την εφαρμογή του τιτανίου και του κράματος τιτανίου στον αεροδιαστημικό τομέα. Προκειμένου να εξαλειφθούν τα μεταλλουργικά εγκλείσματα στα περιστρεφόμενα μέρη κινητήρων αεροσκαφών από κράμα τιτανίου, δημιουργήθηκε η τεχνολογία τήξης σε ψυχρή εστία.
Το μεγαλύτερο χαρακτηριστικό της μεθόδου CHM είναι ο διαχωρισμός των διεργασιών τήξης, εξευγενισμού και στερεοποίησης, δηλαδή, το λιωμένο φορτίο εισέρχεται στην ψυχρή εστία και πρώτα λιώνεται, μετά εισέρχεται στην περιοχή εξευγενισμού της ψυχρής εστίας για εξευγενισμό και τελικά στερεοποιείται σε πλινθώματα στην περιοχή κρυστάλλωσης. Το σημαντικό πλεονέκτημα της τεχνολογίας CHM είναι ότι μπορεί να σχηματίσει ένα κέλυφος συμπύκνωσης στον τοίχο της ψυχρής εστίας. Η «ιξώδης ζώνη» του μπορεί να συλλάβει εγκλείσματα υψηλής πυκνότητας (HDI) όπως WC, Mo, Ta, κ.λπ. Ταυτόχρονα, στη ζώνη εξευγενισμού, εγκλείσματα χαμηλής πυκνότητας Ο εκτεταμένος χρόνος παραμονής των σωματιδίων (LDI) σε σωματίδια υψηλής Τα υγρά θερμοκρασίας μπορούν να εξασφαλίσουν την πλήρη διάλυση του LDI, αφαιρώντας έτσι αποτελεσματικά τα ελαττώματα εγκλεισμού. Δηλαδή. Ο μηχανισμός καθαρισμού της τήξης ψυχρής εστίας μπορεί να χωριστεί σε δύο τύπους: διαχωρισμός βαρύτητας και διαχωρισμός τήξης.
4. Μέθοδος τήξης ψυχρού χωνευτηρίου (αναφέρεται ως μέθοδος CCM)
Στη δεκαετία του 1980, η American Ferrosilicon Company ανέπτυξε μια διαδικασία επαγωγικής τήξης χωρίς σκωρία και προώθησε τη μέθοδο CCM σε εφαρμογές βιομηχανικής παραγωγής για την παραγωγή πλινθωμάτων τιτανίου και χυτών ακριβείας τιτανίου. Τα τελευταία χρόνια, σε ορισμένες οικονομικά ανεπτυγμένες χώρες, η μέθοδος CCM έχει αρχίσει να μπαίνει στη βιομηχανική κλίμακα παραγωγής. Η μέγιστη διάμετρος του πλινθώματος είναι 1 m και το μήκος είναι 2 m. Οι προοπτικές ανάπτυξής του είναι εντυπωσιακές. Η διαδικασία τήξης CCM πραγματοποιείται σε μεταλλικό χωνευτήριο που αποτελείται από υδρόψυκτα μπλοκ σχήματος τόξου ή χάλκινους σωλήνες που δεν είναι αγώγιμοι μεταξύ τους. Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα αυτού του συνδυασμού είναι ότι το κενό μεταξύ κάθε δύο μπλοκ είναι ένα ενισχυμένο μαγνητικό πεδίο και το ισχυρό μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται Η ανάδευση φέρνει τη χημική σύνθεση και τη θερμοκρασία σε συνοχή, βελτιώνοντας έτσι την ποιότητα του προϊόντος. Η μέθοδος CCM συνδυάζει τα χαρακτηριστικά της μεθόδου VAR και την επαγωγική τήξη πυρίμαχων υλικών με χωνευτήριο. Δεν απαιτεί πυρίμαχα υλικά και ηλεκτρόδια και μπορεί να αποκτήσει πλινθώματα υψηλής ποιότητας με ομοιόμορφη σύνθεση και χωρίς μόλυνση από χωνευτήριο σε μία διαδικασία τήξης. Σε σύγκριση με τη μέθοδο VAR, η μέθοδος CCM έχει τα πλεονεκτήματα του χαμηλού κόστους εξοπλισμού και της εύκολης λειτουργίας, αλλά προς το παρόν, αυτή η τεχνολογία βρίσκεται ακόμη σε στάδιο ανάπτυξης.
5. Μέθοδος τήξης ηλεκτροσκωρίας (μέθοδος ESR για συντομία)
Η μέθοδος ESR χρησιμοποιεί τη σύγκρουση φορτισμένων σωματιδίων όταν το ηλεκτρικό ρεύμα διέρχεται από αγώγιμη ηλεκτροσκωρία για να μετατρέψει την ηλεκτρική ενέργεια σε θερμική ενέργεια. Είναι μια διαδικασία τήξης και εξευγενισμού μετάλλων, που χρησιμοποιείται συχνά για τήξη και εξευγενισμό μετάλλων και κραμάτων υψηλού σημείου τήξης, όπως χάλυβας, νικέλιο, μολυβδαίνιο, νιόβιο κ.λπ. Χρησιμοποιεί τη θερμική ενέργεια που παράγεται από την αντίσταση στη σκωρία λιώστε και εξευγενίστε τη φόρτιση. Η μέθοδος ESR χρησιμοποιεί αναλώσιμα ηλεκτρόδια για την τήξη ηλεκτροσκωρίας σε ανενεργή σκωρία (CaF2). Μπορεί να χυθεί απευθείας σε πλινθώματα του ίδιου σχήματος και έχει καλή ποιότητα επιφάνειας, καθιστώντας το κατάλληλο για άμεση επεξεργασία στην επόμενη διαδικασία. Γενικά βήματα της μεθόδου τήξης ηλεκτροσκωρίας:
Φόρτιση: Φόρτωση του μετάλλου ή του κράματος που πρόκειται να λιώσει και να εξευγενιστεί στον κλίβανο. Αυτά τα υλικά συνήθως τροφοδοτούνται στον κλίβανο σε κομμάτια ή κομμάτια.
Ανάφλεξη τόξου: Ένα ηλεκτρικό τόξο δημιουργείται στην κορυφή του κλιβάνου από δύο ηλεκτρόδια (συνήθως ηλεκτρόδια άνθρακα). Η υψηλή θερμοκρασία που δημιουργείται από το τόξο θερμαίνει το μέταλλο στη θερμοκρασία τήξης του.
Ηλεκτροδιαμόρφωση σκωρίας: Μεταλλική σκωρία που σχηματίζει πολλαπλά διηλεκτρικά στρώματα σε μια μεταλλική επιφάνεια. Αυτή η σκωρία αποτελείται από οξείδια μετάλλων και άλλες μεταλλικές σκωρίες, οι οποίες επιπλέουν στην επιφάνεια του μετάλλου και εμποδίζουν την περαιτέρω διάχυση.
Διέλευση ρεύματος: Διέλευση ρεύματος υψηλής έντασης μέσω της αντίστασης μεταξύ του μετάλλου και του τόξου. Αυτό θα συνεχίσει να θερμαίνει το μέταλλο, προκαλώντας την τήξη του.
Οξείδωση και διύλιση: Στην ηλεκτροσκωρία που σχηματίζεται στην επιφάνεια του μετάλλου, τα οξείδια και άλλες ακαθαρσίες αντιδρούν με το μέταλλο και αφαιρούνται ή μειώνονται στο επιθυμητό επίπεδο. Αυτό βοηθά στη βελτίωση του μετάλλου στο επιθυμητό επίπεδο
