فناوری و چشم انداز فنی ذوب مواد آلیاژی تیتانیوم مانند میله تیتانیوم و میله آلیاژ تیتانیوم -1

با توسعه علم و فناوری و ارتقای سطح زندگی مردم،میله تیتانیوم درجه 5 بیشتر و بیشتر در تولیدات صنعتی، هوافضا، دفاع ملی و زندگی روزمره استفاده می شود، بنابراین نیاز به تیتانیوم و آلیاژ تیتانیوم c و عملکرد در حال افزایش است. هر چه میزان ذوب بالاتر باشد، بدون شک ذوب مواد خام آلیاژ تیتانیوم مهمترین و حیاتی ترین پیوند است. کیفیت ذوب آن مستقیماً تأثیر می گذارد که آیا شاخص های عملکرد محصولات نهایی پس از پردازش بعدی، الزامات محصول را برآورده می کند، بنابراین توسعه فناوری ذوب مدرن برای آلیاژهای تیتانیوم را ارتقا می دهد. اینها شامل توسعه فناوری های جدید مانند پرتوهای الکترونی و کوره های خنک کننده پلاسما است که شرایط و پایه های خوبی را برای بهبود کیفیت متالورژی و خواص مکانیکی شمش های آلیاژ تیتانیوم ایجاد کرده است.

1. روش ذوب آلیاژ تیتانیوم

1.1 روش ذوب کوره قوس الکتریکی مصرفی خلاء (به روش VAR اشاره می شود)

با توسعه فناوری خلاء و استفاده از رایانه، روش VAR به سرعت به یک فناوری تولید صنعتی بالغ برای نوار تیتانیوم درجه 5 تبدیل شد. بیشتر تیتانیوم های امروزی و شمش های آلیاژ آن با این روش تولید می شوند. از ویژگی های بارز روش VAR مصرف انرژی کم، سرعت ذوب بالا و تکرارپذیری با کیفیت خوب است. شمش ذوب شده به روش VAR دارای ساختار کریستالی خوب و ترکیب شیمیایی یکنواخت است. معمولاً شمش تمام شده باید به روش VAR ذوب شود. حداقل دو بار ذوب مجدد مورد نیاز است.

تولید شمش تیتانیوم به روش VAR اساساً مشابه فرآیندهایی است که تولید کنندگان در سراسر جهان استفاده می کنند. تفاوت در استفاده از روش ها و تجهیزات مختلف آماده سازی الکترود است. آماده سازی الکترود را می توان به سه دسته تقسیم کرد. فرآیند جوشکاری الکترود مستثنی است: دوم فشار دادن یک الکترود و جوش دادن آن به یک الکترود مصرفی است. و با جوشکاری قوس پلاسما آرگون یا خلاء جوش داده می شود. سوم استفاده از روش های ذوب دیگر برای تهیه الکترودهای ریخته گری.

ویژگی های فنی و مزایای کوره پیشرفته VAR مدرن:

(1) ورودی برق کواکسیال کامل، یعنی هم محوری کامل در ارتفاع بدنه کوره، که منبع تغذیه کواکسیال نامیده می شود، تا وقوع تفکیک را کاهش دهد.

(2) کالیبراسیون الکتریکی داخل بوته را می توان در محور X/Y به خوبی تنظیم کرد.

(3) مجهز به سیستم توزین الکترود دقیق، سرعت ذوب به طور خودکار کنترل می شود و ذوب با سرعت ثابت را درک می کند. تضمین کیفیت ذوب;

(4) اطمینان از تکرارپذیری و ثبات هر ذوب.

(5) انعطاف پذیری، یعنی یک کوره می تواند انواع شمش ها و شمش های در مقیاس بزرگ را تولید کند که می تواند بهره وری را تا حد زیادی افزایش دهد.

(6) اقتصاد خوبی دارد.

روش "منبع تغذیه کواکسیال" می تواند از نشت بایاس مغناطیسی ناشی از جریان تغذیه نامتعادل بوته جلوگیری کند، اثر نامطلوب میدان مغناطیسی القا شده بر محصولات ذوب را تضعیف یا از بین ببرد و بازده الکتریکی را بهبود بخشد تا شمش به دست آید. با کیفیت پایدار

هدف از "ذوب با سرعت ثابت" بهبود کیفیت شمش است. سیستم کنترل الکتریکی پیشرفته و سنسور وزن برای اطمینان از طول ثابت قوس و سرعت ذوب ثابت در طول فرآیند ذوب استفاده می شود، بنابراین فرآیند انعقاد را کنترل می کند. می تواند به طور موثر از جداسازی جلوگیری کند و کیفیت ذاتی شمش را تضمین کند.

علاوه بر دو ویژگی فوق، کوره VAR برای ذوب مدرن تیتانیوم، کوره VAR در مقیاس بزرگ را نیز محقق کرده است. کوره مدرن VAR می تواند شمش های بزرگ با قطر 1.5 متر و وزن 32 تن را ذوب کند. روش VAR استاندارد برای تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم مدرن است. روش ذوب صنعتی هنوز فن آوری های زیر برای حل وجود دارد. ابتدا روش آماده سازی الکترود. فرآیند آماده سازی الکترود بسیار دشوار است. استفاده از یک پرس گران قیمت برای فشار دادن تیتانیوم اسفنجی، آلیاژ اصلی و برگرداندن باقیمانده به یک الکترود کامل یا یک آچار الکتریکی کوچک ضروری است. تک الکترود باید در یک الکترود مصرفی جوش داده شود. در عین حال، برای اطمینان از یکنواختی ترکیب الکترود مصرفی، پیکربندی تجهیزات مربوطه مانند پارچه، توزین و اختلاط نیز ضروری است. ثانیاً، گاه نقص‌های متالورژیکی مانند جداسازی، مانند جداسازی ترکیب و جداسازی انجماد وجود دارد. اولی به دلیل توزیع نابرابر عناصر ناخالصی یا عناصر آلیاژی در الکترود است. هنگامی که ذوب برای متعادل کردن توزیع بسیار دیر است، با انجماد تولید می شود. مورد دوم به دلیل ادخال های گاه به گاه با چگالی بالا (HDI) و آخال های با چگالی کم (LDI) است، این آخال ها نمی توانند به طور کامل در طول فرآیند ذوب حل شوند و منجر به نقص های متالورژیکی بسیار مضر مانند آخال ها می شود.

1.2 روش ذوب کوره قوس خلاء غیر مصرفی (روش ساده NC) در حال حاضر، الکترود مسی با آب خنک شده جایگزین پرتابگر برقی طلای تنگستن توریم تایوان یا قرقره برقی گرافیت در مرحله اولیه صنعت تیتانیوم شده است که این مشکل را حل کرده است. مشکل آلودگی صنعتی، بنابراین روش NC تبدیل به یک روش مهم برای ذوب تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم و کوره های NC چند تنی در اروپا و ایالات متحده کار می کنند. الکترودهای مسی که با آب خنک می شوند به دو نوع تقسیم می شوند: یکی خود چرخشی است. دیگری میدان مغناطیسی دوار است که هدف آن جلوگیری از سوزاندن الکترود توسط قوس است. کوره های NC را نیز می توان به دو نوع تقسیم کرد: یکی ذوب مواد خام در بوته های مسی با آب سرد شده و ریختن آنها به شمش در قالب های مسی که با آب خنک می شوند. دیگری وارد کردن مداوم مواد خام در بوته های مسی با آب خنک شده برای ذوب و انجماد است.

مزایای ذوب NC عبارتند از:

① فرآیند فشار دادن الکترودها و الکترودهای جوشکاری را می توان حذف کرد.

② می تواند باعث شود قوس برای مدت طولانی روی مواد بماند و در نتیجه یکنواختی ترکیب شمش را بهبود بخشد.

③ می توان از مواد خام با اشکال و اندازه های مختلف استفاده کرد و 100٪ مواد باقیمانده را می توان در طول فرآیند ذوب اضافه کرد تا بازیافت نوار تیتانیوم درجه 5 را محقق کند. به عنوان یک فرآیند ذوب، روش NC از نظر بهبود نرخ بازیافت مواد باقیمانده و کاهش هزینه ها کاملاً سودمند است. معمولاً کوره NC و کوره VAR با هم استفاده می شود تا به مزایای مربوطه خود بازی کامل بدهد.