Kompletny proces produkcyjny od gąbki tytanowej do wlewka tytanowego
Gąbka tytanowa ma porowatą, luźną strukturę plastra miodu i nie można jej bezpośrednio stosować do głębokiej obróbki, takiej jak walcowanie i kucie. Należy go zagęścić poprzez topienie-w wysokiej temperaturze w próżni, aby usunąć zanieczyszczenia, wyeliminować porowatość i utworzyć gęste i jednolite wlewki tytanowe (wlewki z czystego tytanu i wlewki ze stopu tytanu). Obecnie przetapianie łukiem próżniowym (VAR) jest głównym procesem przemysłowym. W przypadku wysokiej klasy wlewków tytanu-do zastosowań lotniczych i medycznych-do dalszego oczyszczania stosuje się topienie na zimno wiązką elektronów (EBCHM). Pełny ustandaryzowany proces produkcyjny opisano poniżej.
1. Wstępne przetwarzanie surowca: kruszenie, przesiewanie i sortowanie
Bryłki gąbki tytanowej powstałe w wyniku redukcji i destylacji poddawane są mechanicznemu rozdrabnianiu, przesiewaniu i sortowaniu ręcznemu. Powierzchniowe warstwy tlenków, wtrącenia, pozostałości chlorku magnezu i przebarwienia są usuwane. Gąbka jest klasyfikowana zgodnie ze standardami krajowymi (MHTi0 / MHTi1 ~ MHTi4) przy ścisłej kontroli tlenu, azotu, węgla, żelaza i innych kluczowych zanieczyszczeń, aby zapewnić stałą czystość surowca. Pozostała wilgoć i zaadsorbowany gaz w porach gąbki tytanowej są całkowicie eliminowane, aby zmniejszyć absorpcję gazu i zapobiec defektom porowatości podczas późniejszego topienia próżniowego.
2. Dozowanie i mieszanie: Dozowanie czystego tytanu i stopów
Do produkcji wlewków czystego tytanu-stosuje się gąbkę tytanową o wysokiej czystości odpowiedniego gatunku jako jedyny surowiec. W przypadku wlewków stopowych, takich jak TC4 i TA10, przedstopie aluminiowo-wanadowe i inne dodatki z czystego metalu są precyzyjnie dozowane zgodnie ze standardami składu chemicznego. Wszystkie operacje są przeprowadzane w czystym środowisku o niskim-pyle, aby uniknąć wtórnego skażenia. Zapewnia to jednolity skład chemiczny i stabilną konsystencję wsadu w każdym piecu, zgodnie z najwyższymi-standardami materiałowymi ASTM i GB/T.
3. Formowanie zagęszczające: Przygotowanie elektrod eksploatacyjnych
Odpowiednie cząstki gąbki tytanowej i dodatki stopowe są prasowane w-zwarte, długie półfabrykaty elektrod o dużej gęstości za pomocą prasowania izostatycznego na zimno lub tłoczenia matrycowego. Proces zagęszczania eliminuje luźne pory i poprawia gęstość elektrody, zapewniając stabilne wyładowanie łukowe i spójne podawanie podczas topienia. Skutecznie zapobiega załamaniu łuku, zapadnięciu się materiału i segregacji komponentów.
4. Montaż elektrod i spawanie próżniowe
Wiele sprasowanych półfabrykatów elektrod jest składanych i zespawanych-doczołowo w kompletną elektrodę topliwą za pomocą próżniowego spawania argonem. Spoiny są sprawdzane bezbłędnie, aby upewnić się, że nie ma pęknięć ani wtrąceń. Powierzchnia elektrody jest następnie dokładnie polerowana w celu usunięcia warstw tlenków, zadziorów i zanieczyszczeń olejowych, eliminując źródła zanieczyszczeń powierzchniowych i utrzymując początkową czystość topienia.
5. Przetapianie łukiem próżniowym (proces podstawowy)
Gotową elektrodę topliwą wciąga się do pieca do przetapiania łukiem próżniowym (VAR). Piec jest szczelnie zamykany i próżniowany pod wysoką próżnią, aby usunąć powietrze, wilgoć i resztkowe zanieczyszczenia gazowe. Po osiągnięciu standardowego poziomu próżni pomiędzy elektrodą a tyglem miedzianym-chłodzonym wodą zapala się łuk elektryczny. W ultra-wysokiej temperaturze powyżej 1700 stopni elektroda tytanowa stopniowo topi się, a płynny stopiony tytan kapie do tygla.
Środowisko o wysokiej-próżni skutecznie usuwa wodór, tlen, azot i resztkowy chlorek magnezu. Tygiel chłodzony wodą-umożliwia stopniowe krzepnięcie stopionego tytanu, tworząc gęste, pozbawione porów-i jednolite cylindryczne wlewki tytanu. W-najwyższej jakości wlewkach tytanu do zastosowań przemysłowych zazwyczaj stosuje się procesy przetapiania wtórnego lub trzeciorzędowego w celu dalszego ujednolicenia składu chemicznego, udoskonalenia struktury ziaren i całkowitego wyeliminowania defektów wewnętrznych.
6. Chłodzenie, rozformowywanie i wykańczanie powierzchni
Po stopieniu piec schładza się powoli pod ciśnieniem, aby uniknąć naprężeń wewnętrznych i pęknięć spowodowanych gwałtownym spadkiem temperatury. Po ochłodzeniu do temperatury pokojowej wlewek jest wyjmowany z formy. Późniejsza obróbka powierzchni obejmuje złuszczanie naskórka, toczenie i szlifowanie w celu usunięcia utleniania powierzchni, nierówności, mikropęknięć i kamienia, zapewniając gładki wygląd i ustandaryzowane wymiary.
7. Badania NDT i fizyczno-chemiczne
Gotowe wlewki poddawane są kompleksowym testom jakościowym. Badania ultradźwiękowe pozwalają wykryć defekty wewnętrzne, takie jak porowatość, luzy, wtrącenia i pęknięcia. Analiza widma optycznego pozwala na weryfikację składu chemicznego osnowy tytanowej i pierwiastków stopowych. Zawartość zanieczyszczeń takich jak tlen, azot, węgiel, wodór i żelazo są ściśle testowane, a także sprawdzana jest jednorodność ziarna i właściwości mechaniczne. Kwalifikowane są wyłącznie wlewki spełniające wszystkie normy.
8. Rozmiarowanie, cięcie i magazynowanie
Kwalifikowane wlewki tytanowe są wymiarowane i licowane- zgodnie z wymaganiami klienta. Każda partia jest oznaczona numerem pieca, numerem partii, gatunkiem materiału, specyfikacjami i raportami z kontroli przed magazynowaniem. Gotowe wlewki tytanowe można dalej kuć, walcować i wytłaczać w postaci prętów, płyt, rur, odkuwek i innych produktów tytanowych, szeroko stosowanych w przemyśle lotniczym, implantacji medycznej, półprzewodnikach, odporności na korozję chemiczną i nowych gałęziach przemysłu energetycznego.
Podsumowanie procesu (zwięzły schemat blokowy)
Kruszenie i sortowanie → Precyzyjne dozowanie → Zagęszczanie elektrod → Spawanie i montaż elektrod → Przetapianie łukiem próżniowym → Chłodzenie i rozformowywanie → Obieranie i wykańczanie powierzchni → Badania nieniszczące i-chemiczne → Rozmiarowanie i wykańczanie wlewków tytanu
