Titano lydinio liejinių gamyba: pagrindinė informacija kiekviename etape

Žaliavos pasirinkimas

Liejimo kokybė prasideda nuo įkrovimo. Aukšto -grynumo titano kempinė ir pagrindiniai lydiniai parenkami taip, kad galutinė chemija atitiktų specifikacijas, o priemaišų lygis būtų kontroliuojamas, nes tokie elementai kaip deguonis, azotas, anglis ir geležis labai keičia stiprumą ir plastiškumą. Deguonis ypač padidina stiprumą, bet trapus lydinį, todėl jo kiekį riboja klasė. Vienodai svarbu partijos konsistencija: skirtingo karščio medžiaga turi elgtis taip pat lydant ir termiškai apdorojant, kitaip mechaninės savybės išsisklaido po gamybos partijas.

Lydymosi procesas

Titanas lydomas vakuume arba inertinėse dujose, nes išlydytas titanas reaguoja su ore esančiu deguonimi ir azotu, sudarydamas trapias fazes, kurios sunaikina plastiškumą. Lydymo gamyboje naudojamas vakuuminis lankinis perlydymas luitų gamybai ir indukcinis kaukolės lydymas arba vakuuminis lankinis lydymas liejiniams, kai vandeniu -aušinamas varinis tiglis neleidžia lydalui liestis su ugniai atspariomis medžiagomis. Lydymosi temperatūra ir laikymo laikas yra tiksliai kontroliuojami, kad būtų pasiekta vienoda sudėtis be perkaitimo, o tai padidintų dujų pasisavinimą ir intarpus. Elektrodų kokybė, lydymosi greitis ir maišymas lemia, kaip tolygiai pasiskirsto legiravimo elementai.

Pelėsių paruošimas

Formos turi atlaikyti aukštesnę nei 1600 C pylimo temperatūrą, nereaguodamos su metalu. Grafitinės formos naudojamos paprastoms formoms, o liejant su keraminėmis korpuso formomis, gaunamos sudėtingos artimos{2}}neto formos, pvz., sparnuotės ir kosmoso laikikliai. Formai reikalingas didelis-atsparumas temperatūrai, tinkamas dujų pralaidumas ir matmenų tikslumas, o jos paviršiaus kokybė perduodama tiesiai į liejinį. Formos kruopščiai išdžiovinamos ir pakaitinamos prieš pilant: likutinė drėgmė ir organinės medžiagos išgaruoja į dujas, kurios virsta poringumu ir šlako intarpais liejinyje, todėl keraminių korpusų vaškavimo ir deginimo ciklai yra labai svarbūs.

Liejimo procesas

Pilimo temperatūra ir greitis yra subalansuoti nuo defektų susidarymo. Per aukšta temperatūra padidina susitraukimą, šiluminį įtempimą ir metalo -pelėsių reakciją; per žema temperatūra sukelia nepilną užpildymą ir šalto užsidarymą. Per greitas liejimo greitis aptaško metalą ir įtraukia dujas, o per lėtas metalas užšąla prieš užpildant formą. Išcentrinis liejimas plačiai naudojamas titanui, siekiant pagerinti plonų dalių užpildymą formomis ir stumti inkliuzus bei dujas link stovo. Užtvarų ir stovų konstrukcija nukreipia susitraukimo poringumą nuo liejinio funkcinių paviršių.

Aušinimas ir kietėjimas

Titano lydiniai aušinimo metu sukuria didelį vidinį įtempį, todėl aušinimo greitis ir vienodumas yra kontroliuojami, kad būtų išvengta iškraipymų ir karštų plyšimų. Lokalizuotas greitas arba lėtas aušinimas sukuria netolygią mikrostruktūrą ir savybių svyravimus visame liejinyje, todėl sekcijų perėjimai projektuojami palaipsniui, o formų medžiagos parenkamos taip, kad aušinimas būtų lygus. Sustingus, liejiniai išimami iš formos, nupjaunama užtvarų sistema, o paviršiai nuvalomi nuo reakcijos sluoksnio, kuris yra kietas ir trapus ir turi būti pašalintas prieš tolesnį apdorojimą.

Karštas izostatinis presavimas

Vidinis susitraukimo poringumas yra klasikinis titano liejinių defektas. Karštas izostatinis presavimas (HIP) uždaro šį poringumą, taikydamas aukštą dujų slėgį aukštesnėje temperatūroje, o tai taip pat pagerina nuovargio stiprumą ir patikimumą. HIP parametrai, temperatūra, slėgis ir laikas, yra suderinti su lydiniu, kad apdorojimas sutankintų medžiagą, nekramtant mikrostruktūros. Daugelyje kritinių liejimo specifikacijų HIP yra privalomas, o jo poveikis patikrinamas radiografiniu patikrinimu ir mechaniniais bandymais po ciklo.

Terminis apdorojimas

Lieti titano lydiniai yra termiškai apdorojami, siekiant sumažinti įtampą, stabilizuoti matmenis ir pakoreguoti mechanines savybes. Atkaitinimas yra labiausiai paplitęs apdorojimas, kurio metu liejimo struktūra ištirpsta iki stabilios alfa{1}}beta versijos ir pagerinamas lankstumas. Apdorojimas tirpalu ir senėjimas padidina stiprumą, kai reikia atlikti didelę -apkrovą, o beta atkaitinimas, jei reikia, pagerina atsparumą lūžiams. Kaitinimo greitis, laikymo laikas ir aušinimo greitis valdomi siauruose langeliuose, nes titanas stipriai reaguoja į šiluminę istoriją, o dideles dalis reikia kalibruoti krosnį, kad būtų išvengta savybių gradientų.

Kokybės patikra

Patikrinimas apima visus reikalavimus: vizualinį paviršiaus defektų patikrinimą, matmenų matavimą pagal brėžinį, radiografinį vidinio poringumo ir intarpų tyrimą, ultragarsinį vidinių pertrūkių bandymą ir paviršiaus įtrūkimų skvarbumo bandymą. Mechaninės savybės patikrinamos atliekant su liejiniais apdorotų kuponų tempimo bandymus, o kietumas tikrinamas žemėlapio vienodumui. Neatitinkantys -liejiniai laikomi karantine, analizuojamos defektų priežastys ir korekciniai veiksmai grąžinami į procesą, nes galutinio patikrinimo metu nustatytas liejimo defektas yra proceso problemos, kuri pasikartos, nebent bus pašalinta, simptomas.

Aplinkos apsauga ir sauga

Titano liejimo metu susidaro dūmai, dulkės ir šlakas, ypač lydant, šalinant pelėsį ir šlifuojant. Ištraukimo ir filtravimo sistemos apsaugo ir darbuotojus, ir kaimynus, o atliekos rūšiuojamos, kad būtų galima panaudoti, nes titano laužas turi vertę. Gamybos saugumas yra susijęs su aukštos temperatūros nudegimais dėl išlydyto metalo ir karštų formų, elektros pavojaus, kylančio iš lydkrosnių, dujų tvarkymui inertinėje atmosferoje ir mechaniniams šlifavimo bei pjovimo pavojų. Operatoriai laikosi rašytinių procedūrų ir dėvi visas apsaugines priemones, o avariniai planai apima metalo išsiliejimo ir dujų aliarmo scenarijus.

Dažnai užduodami klausimai

1. Kodėl titanas liejamas vakuume?

Išlydytas titanas agresyviai reaguoja su deguonimi ir azotu, sugerdamas juos į metalą ir sudarydamas trapias fazes. Apsauga nuo vakuumo arba inertinių dujų yra vienintelis būdas išlaikyti chemiją ir plastiškumą pagal specifikacijas.

2. Kuo skiriasi grafito ir keraminės apvalkalo formos?

Grafito formos yra apdirbamos ir tinka paprastoms, nebrangioms{0}}formoms; Keraminės apvalkalo formos yra pagamintos iš vaško raštų ir sukuria sudėtingas beveik tinklines formas su geresne paviršiaus apdaila. Pasirinkimas suderina geometriją, kiekį ir kainą.

3. Kodėl HIP taikomas titano liejiniams?

Karštas izostatinis presavimas uždaro vidinį susitraukimo poringumą, kuris išlaiko liejimą, padidina tankį, nuovargio stiprumą ir patikimumą. Tai yra įprasta aviacijos ir medicinos liejinių praktika.

4. Kokie defektai būdingi titano liejiniams?

Susitraukimo poringumas, dujų poringumas, inkliuzai, šaltas uždarymas, karštos ašaros ir paviršiaus reakcijos sluoksnis. Kiekvienas susietas su proceso etapu: atitvarų projektavimas, formų džiovinimas, liejimo kontrolė, aušinimas ir formų medžiagos parinkimas.

5. Ar galima suvirinti titano liejinius remontui?

Taip, su kvalifikuotomis procedūromis. Remontinis suvirinimas turi būti atliekamas kontroliuojamoje atmosferoje, o po to termiškai apdorojamas ir{1}}pakartotinis patikrinimas, nes dėl netinkamo remonto atsiranda poringumas, įtrūkimai arba deguonies užteršimas.

6. Kaip prieš išsiunčiant patikrinama liejimo kokybė?

Atliekant vizualinę ir matmenų apžiūrą, radiografinius ir ultragarsinius tyrimus, skvarbumo bandymus dėl paviršiaus įtrūkimų ir mechaninių kuponų bandymų. Patikrinimo įrašai pridedami prie liejimo, kad būtų galima atsekamumą.