Proceso de fundición y fundición de titanio y aleaciones de titanio.
El titanio es un metal muy reactivo. En estado líquido, reacciona muy rápidamente con oxígeno, nitrógeno, hidrógeno y carbono. Por lo tanto, la fusión de la aleación de titanio debe realizarse bajo la protección de un vacío superior o de un gas inerte (argón o neón). Los crisoles utilizados para la fundición son todos crisoles de cobre refrigerados por agua. Hay tres métodos principales para un proceso de fundición específico: (1) Fundición en horno de arco eléctrico con electrodos no consumibles La fundición de aleaciones se lleva a cabo bajo la protección de vacío o gas inerte. El proceso prepara principalmente electrodos fundiendo electrodos consumibles. (2) La fundición en horno de arco eléctrico con electrodo consumible al vacío utiliza un electrodo consumible hecho de titanio o aleación de titanio como cátodo y un crisol de cobre enfriado por agua como ánodo. El electrodo fundido ingresa al crisol en forma de gotas, formando un charco fundido. La superficie del baño fundido se calienta mediante el arco y siempre está en estado líquido, y el fondo y la periferia del crisol se ven obligados a enfriarse, lo que da como resultado una cristalización de abajo hacia arriba. El metal fundido en el baño fundido se solidifica y se convierte en un lingote de titanio. (3) Diagrama esquemático del dispositivo de fundición de protección de la carcasa de coagulación del electrodo consumible al vacío. Este horno de fusión está desarrollado sobre la base de un horno de arco eléctrico con electrodo consumible al vacío. Es un tipo de horno para fundir piezas de formas especiales combinado con fundición y fundición centrífuga. Su característica más importante es que hay una capa delgada y sólida de aleación de titanio entre el crisol de cobre enfriado por agua y el metal fundido, que es la llamada capa solidificada. Esta capa de cáscara solidificada del mismo material actúa como revestimiento interior del crisol, formando un charco fundido para almacenar el líquido de titanio. , para evitar la contaminación del crisol al líquido de aleación de titanio. Después del vertido, la cáscara solidificada que queda en los residuos puede seguir utilizándose como revestimiento del crisol.
En los últimos años, con el desarrollo de la ciencia y la tecnología y las necesidades de producción, se han investigado y desarrollado nuevos métodos y equipos para fundir metales activos como las aleaciones de titanio, incluidos principalmente hornos de haz de electrones, hornos de plasma y hornos de inducción al vacío. , y se ha aplicado hasta cierto punto. Sin embargo, a partir de la comparación de indicadores técnicos y económicos como el consumo de energía, la velocidad de fusión y el costo, la fundición en horno de arco eléctrico con electrodos consumibles (incluido el horno de carcasa) sigue siendo el método de fundición más económico y aplicable. Debido a las propiedades físicas y químicas del titanio, el proceso de fundición de aleaciones de titanio tiene requisitos y características únicos en términos de cantidad de materiales de moldeo y métodos de proceso. Uno es el material de moldeo que requiere una refractariedad muy alta; la otra es que el vertido debe realizarse bajo la protección de un grado relativamente alto de vacío o gas inerte y, a veces, también se requiere fuerza centrífuga. El material de la carcasa es diferente y la carcasa de fusión se divide en tres sistemas diferentes.
(1) Sistema de carcasa de grafito puro. Se utiliza polvo de grafito con diferentes tamaños de partículas como relleno refractario y material de lijado, y resina como aglutinante. La carcasa tiene alta resistencia, peso ligero, bajo costo y amplia fuente de materias primas. Adecuado para vertido centrífugo o por gravedad.
(2) Sistema de carcasa de superficie de metal refractario. Es un sistema compuesto, excepto que la capa superficial requiere un proceso especial debido a los diferentes materiales de moldeo (metales refractarios como el polvo de tungsteno), mientras que la capa posterior es la misma que el acero fundido desde los materiales de moldeo hasta la fundición a la cera perdida. Proceso de elaboración de conchas.
(3) Sistema de carcasa de cerámica de óxido. Tanto la capa superficial como la capa posterior de la carcasa del molde utilizan óxido como material de moldeo, por lo que la carcasa del molde tiene una alta resistencia y la conductividad térmica es la más pequeña entre las tres carcasas del molde, lo que es adecuado para fundir piezas fundidas de paredes delgadas con complejos. formas.
Las piezas fundidas de titanio fundidas por los tres sistemas de carcasa anteriores tienen poca diferencia en composición química y propiedades mecánicas; pero la calidad de la superficie es significativamente diferente y la tasa de contracción de las dos últimas carcasas es significativamente menor que la de las carcasas de grafito, por lo que la precisión dimensional de las piezas fundidas es deficiente.
