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钛铸造的知识

2020-10-21 13:24:23

钛铸造的知识

在真空或保护气氛下,将钛材料进行熔炼、浇注成铸件的过程。是钛材料制备工艺之一。

钛在熔融状态下非常活泼,长期以来未能找到适合的熔铸方法与造型材料,从70年代以后,钛合金大型薄壁精密铸造技术得到开发与应用。在其材料使用性能接近或等于航空钛锻件的前提下,成本降低50%左右,因而铸钛技术得到快速发展。

熔铸设备和工艺 真空自耗电弧凝壳炉是生产钛铸件的主要设备,它的原理是:在炉体内,采用钛材料铸锭或锻棒作为母材料电极(负极),水冷铜坩埚充当正极,在真空气氛下,输入低压(25~40V)大电流,两极接近起弧后,熔化钛材料自耗电极端部,滴入坩埚内,形成熔池。在水冷作用下,铜坩埚壁与熔池间形成一层凝壳,保护坩埚不受侵蚀,钛液不受污染。当坩埚内熔池增长至足够量时,停电断弧,快速提升电极,翻转坩埚,将熔融钛水注入静置的或离心转动的铸型中。凝壳炉的优点是,生产效率高,合金成分控制良好。缺点是金属过热度低,需要快速浇注和设备较大的浇注系统。

造型方法 石墨型铸造和熔模精密铸造。

石墨型铸造 石墨型是生产民用钛铸件的主要造型工艺。又分加工石墨型和石墨捣实型。加工石墨型是用优质人造石墨块手工或机械加工而成,根据铸型复杂程度,可采用多活块组合,这种铸型可多次使用。石墨捣实型是由人造石墨砂料和碳质有机粘结剂碾混成混合料后,在木模或金属模砂箱中,用手工或造型机械造型而成。造好的石墨砂型,经低温烘烤干燥固化后,在干散石墨粉覆盖下,或在非氧化气氛保护下,进行高温焙烧。制作好铸型组合后,即可装炉浇铸。生产质量要求严格的航空铸件,其加工型和捣实型在浇铸前均需进行真空除气处理。

熔模精密铸造 是生产精度高、形状复杂、表面光洁和内部致密的航空用钛合金铸件的主要工艺。钛的熔模铸造方法与钢精铸工艺基本相同,只是在制壳材料和某些工序上有所区别。

当今用于生产钛精密铸件的工艺有三种:

(1)石墨型壳工艺。

(2)金属面层陶瓷型壳工艺。

(3)氧化物陶瓷型壳工艺。一种价格低廉,可用于中小铸件生产,后两种可用于大型薄壁精密铸件生产。

铸造钛合金和铸件质量 大部分变形钛合金均可用于铸造,Z广泛使用的是Ti-6A1-4V合金。它的铸造性能良好,组织性能稳定。与同成分变形合金相比,铸造钛合金的强度基本相等,但其塑性和疲劳性能约低40%~50%,而断裂韧性则稍好一些。

钛材料铸件一般采用稳定化退火处理,研究中的固溶处理和氢化处理可以细化晶粒,改善组织,将合金疲劳性能提高到锻件水平。热等静压是优质钛材料铸件常用的处理方法,经高温高压处理后,铸件尺寸不发生变化,而内部组织变得更为致密,力学性能的稳定性将有很大改善。

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