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鈦鑄造的知識

2017-11-22 15:32
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鈦鑄造的知識

在真空或保護氣氛下,將鈦材料進行熔煉、澆注成鑄件的過程。是鈦材料制備工藝之一。

鈦在熔融狀態下非常活潑,長期以來未能找到適合的熔鑄方法與造型材料,從70年代以后,鈦合金大型薄壁精密鑄造技術得到開發與應用。在其材料使用性能接近或等于航空鈦鍛件的前提下,成本降低50%左右,因而鑄鈦技術得到快速發展。

熔鑄設備和工藝 真空自耗電弧凝殼爐是生產鈦鑄件的主要設備,它的原理是:在爐體內,采用鈦材料鑄錠或鍛棒作為母材料電極(負極),水冷銅坩堝充當正極,在真空氣氛下,輸入低壓(25~40V)大電流,兩極接近起弧后,熔化鈦材料自耗電極端部,滴入坩堝內,形成熔池。在水冷作用下,銅坩堝壁與熔池間形成一層凝殼,保護坩堝不受侵蝕,鈦液不受污染。當坩堝內熔池增長至足夠量時,停電斷弧,快速提升電極,翻轉坩堝,將熔融鈦水注入靜置的或離心轉動的鑄型中。凝殼爐的優點是,生產效率高,合金成分控制良好。缺點是金屬過熱度低,需要快速澆注和設備較大的澆注系統。

造型方法 石墨型鑄造和熔模精密鑄造。

石墨型鑄造 石墨型是生產民用鈦鑄件的主要造型工藝。又分加工石墨型和石墨搗實型。加工石墨型是用優質人造石墨塊手工或機械加工而成,根據鑄型復雜程度,可采用多活塊組合,這種鑄型可多次使用。石墨搗實型是由人造石墨砂料和碳質有機粘結劑碾混成混合料后,在木模或金屬模砂箱中,用手工或造型機械造型而成。造好的石墨砂型,經低溫烘烤干燥固化后,在干散石墨粉覆蓋下,或在非氧化氣氛保護下,進行高溫焙燒。制作好鑄型組合后,即可裝爐澆鑄。生產質量要求嚴格的航空鑄件,其加工型和搗實型在澆鑄前均需進行真空除氣處理。

熔模精密鑄造 是生產精度高、形狀復雜、表面光潔和內部致密的航空用鈦合金鑄件的主要工藝。鈦的熔模鑄造方法與鋼精鑄工藝基本相同,只是在制殼材料和某些工序上有所區別。

當今用于生產鈦精密鑄件的工藝有三種:

(1)石墨型殼工藝。

(2)金屬面層陶瓷型殼工藝。

(3)氧化物陶瓷型殼工藝。第一種價格低廉,可用于中小鑄件生產,后兩種可用于大型薄壁精密鑄件生產。

鑄造鈦合金和鑄件質量 大部分變形鈦合金均可用于鑄造,最廣泛使用的是Ti-6A1-4V合金。它的鑄造性能良好,組織性能穩定。與同成分變形合金相比,鑄造鈦合金的強度基本相等,但其塑性和疲勞性能約低40%~50%,而斷裂韌性則稍好一些。

鈦材料鑄件一般采用穩定化退火處理,研究中的固溶處理和氫化處理可以細化晶粒,改善組織,將合金疲勞性能提高到鍛件水平。熱等靜壓是優質鈦材料鑄件常用的處理方法,經高溫高壓處理后,鑄件尺寸不發生變化,而內部組織變得更為致密,力學性能的穩定性將有很大改善。


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