Nova metoda i oprema za topljenje i livenje Ti-13Nb-13Zr legure titana

Ti-13Nb-13Zr titanijum je na četvrtom mestu među metalnim elementima u zemljinoj kori po rezervama posle gvožđa, aluminijuma i bakra. Štaviše, legure titana imaju niz odličnih performansi, pa se stoga sve više koriste. Titanijumske legure se mogu kategorisati u legure titana na visokim temperaturama, strukturne legure titanijuma i funkcionalne legure titanijuma prema njihovoj osnovi primene. Titan je vrlo aktivan metal, u tekućem stanju, a reakcija kisika, dušika, vodika i ugljika je prilično brza, tako da taljenje legure titana mora biti u višem vakuumu ili zaštiti inertnog plina (ar ili ne). U loncu za topljenje sa bakrenim loncem hlađenim vodom, specifični proces topljenja ima tri glavna načina: (1) nesamostalna elektrodna lučna peć, topljenje legure u vakuumu ili pod zaštitom inertnog plina. Postupkom se uglavnom pripremaju elektrode za topljenje elektroda vlastite potrošnje. (2) Vakumsko topljenje samopotrošne elektrode u lučnoj peći Samopotrošna elektroda izrađena od titanijuma ili legure titana koristi se kao katoda, a vodeno hlađeni bakarni lončić kao anoda. Otopljena elektroda ulazi u lončić u obliku kapljica tekućine, formirajući rastopljenu bazenu. Površina rastopljenog bazena se zagrijava električnim lukom i uvijek je u tekućem stanju. Dno i okolno područje u kontaktu sa loncem podvrgnuti su prisilnom hlađenju, što rezultira kristalizacijom odozdo prema gore. Tečni metal u rastopljenom bazenu se stvrdnjava i postaje titanijumski ingot. (3) Vakuumska elektroda vlastite potrošnje, kondenzaciona ljuska zaštita od topljenja Shema uređaja za topljenje. Ova peć je razvijena na bazi vakumske samopotrošnje elektrodne lučne peći, vrsta je topljenja i centrifugalnog sipanja u livenje oblikovanih delova tipa peći. Njegova najveća karakteristika je da postoji sloj čvrste tanke ljuske legure titanijuma između vodeno hlađenog bakarnog lončića i rastopljenog metala, takozvana zgusnuta ljuska, a ovaj sloj zaleđene ljuske od istog materijala služi kao obloga lončić, koji se koristi za formiranje bazena za topljenje za skladištenje tečnosti titanijuma, i izbegava kontaminaciju lončića u tečnost legure titana. Nakon livenja, sloj zgusnute školjke koji je ostao u povećanom gubitku može se koristiti kao obloga lončića.

Posljednjih godina, s razvojem nauke i tehnologije i proizvodnih potreba, uzastopnim istraživanjem i razvojem topljenja legure titanijuma i drugih aktivnih metala, nove metode i oprema, uglavnom peći sa elektronskim snopom, plazma peći, vakuumske indukcijske peći, itd., i dobiti određeni stepen primene. Međutim, iz poređenja potrošnje energije, brzine topljenja, troškova i drugih tehničko-ekonomskih pokazatelja, topljenje u elektrolučnoj peći sa vlastitom potrošnjom (uključujući kondenzacionu peć) je i dalje najekonomičnija i najprimjenjivija metoda topljenja. Zbog fizičko-hemijskih svojstava titanijuma, izrada procesa livenja od legure titanijuma, bez obzira da li je stopa modeliranja materijala proces ima svoje jedinstvene zahteve i karakteristike. Prvo, zahtjevi vrlo visoke vatrostalnosti materijala za modeliranje; Drugo, izlijevanje mora biti izvedeno u visokom stepenu zaštite od vakuuma ili inertnog plina, a ponekad i vezano uz centrifugalnu silu. Spojni materijal ljuske je drugačiji, ljuska za kalupljenje taline je podijeljena u tri različita sistema.
(1) Sistem omotača od čistog grafita. Kao vatrostalni punilo i materijal za posipanje pijeska koristi se grafitni prah različitih veličina zrna, a kao vezivo smola. Visoka čvrstoća, mala težina, niska cijena i širok izvor sirovina. Pogodno za centrifugalno ili gravitaciono livenje.
(2) Oksidna keramička školjka. Prednji i stražnji sloj školjke izrađeni su od oksida kao materijala za modeliranje, tako da je školjka velike čvrstoće, a toplinska provodljivost je najmanja među tri vrste školjki, što je pogodno za izlivanje tankozidnih odljevaka složenih oblika.
(3) Vatrostalni metalni sistem omotača prednjeg sloja. Za kompozitni sistem, pored prednjeg sloja zbog različitih materijala za oblikovanje (volfram prah i drugi vatrostalni metali) potrebno je provesti poseban proces, stražnji sloj od materijala za oblikovanje do procesa izrade školjke je isti kao i liveni livenje čelika.
Kod gore navedene tri vrste ljuske sistema lijevanja titanijumskih odlivaka, u hemijskom sastavu i mehaničkim svojstvima razlika je vrlo mala; ali kvalitet površine ima značajnu razliku, posljednja dva tipa skupljanja ljuske je znatno manja od grafitne ljuske, a time i točnost dimenzija livenja.