Ti-6al-4v Gr5 Titan-Schmelzgussverfahren

Ti-6al-4v Gr5 Titan ist im flüssigen Zustand ein sehr aktives Metall, und die Reaktion von Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Kohlenstoff erfolgt recht schnell, daher muss das Schmelzen der Titanlegierung in einem Hochvakuum erfolgen oder Inertgasschutz (AR oder NE). Schmelztiegel mit wassergekühltem Kupfertiegel, der spezifische Schmelzprozess hat drei Hauptmethoden: (1) Nicht-selbstverbrauchender Elektroden-Lichtbogenofen, Schmelzlegierung, Schmelzen im Vakuum oder unter Inertgasschutz. Der Prozess bereitet hauptsächlich Elektroden für das Eigenverbrauchselektrodenschmelzen vor. (2) Schmelzen im Vakuum-Lichtbogenofen mit selbstverbrauchender Elektrode Als Kathode wird eine selbstverbrauchende Elektrode aus Titan oder einer Titanlegierung und als Anode ein wassergekühlter Kupfertiegel verwendet. Die geschmolzene Elektrode gelangt in Form von Flüssigkeitströpfchen in den Tiegel und bildet ein Schmelzbad. Die Oberfläche des Schmelzbades wird durch einen Lichtbogen erhitzt und befindet sich immer in flüssigem Zustand. Der Boden und der umgebende Bereich, der mit dem Tiegel in Kontakt steht, werden einer Zwangskühlung unterzogen, was zu einer Kristallisation von unten nach oben führt. Das flüssige Metall im Schmelzbad verfestigt sich und wird zu einem Titanbarren. (3) Schematische Darstellung der Vakuum-Eigenverbrauchselektrode, Kondensationshülle, Schutzschmelze, Schmelzvorrichtung. Dieser Ofen wurde auf der Grundlage eines Vakuum-Eigenverbrauchs-Elektroden-Lichtbogenofens entwickelt. Es handelt sich um eine Art Schmelz- und Zentrifugalguss zum Gießen von Formteilen des Ofentyps. Sein größtes Merkmal besteht darin, dass sich zwischen dem wassergekühlten Kupfertiegel und dem geschmolzenen Metall eine Schicht aus einer festen, dünnen Hülle aus Titanlegierung befindet, die sogenannte erstarrte Hülle, und diese Schicht aus erstarrter Hülle aus dem gleichen Material dient als Auskleidung des Tiegels Tiegel zur Bildung eines Schmelzbades zur Lagerung der Titanflüssigkeit, wodurch eine Kontamination des Tiegels mit der Titanlegierungsflüssigkeit vermieden wird. Nach dem Guss kann eine Schicht aus erstarrter Schale, die im Erhöhungsverlust zurückbleibt, als Tiegelauskleidung verwendet werden.

In den letzten Jahren wurden mit der Entwicklung von Wissenschaft, Technologie und Produktionsbedarf sukzessive Forschung und Entwicklung zum Schmelzen von Titanlegierungen und anderen aktiven Metallen durchgeführt, neue Methoden und Geräte, hauptsächlich Elektronenstrahlöfen, Plasmaöfen, Vakuuminduktionsöfen usw., und erhalten ein gewisses Maß an Anwendung. Beim Vergleich von Stromverbrauch, Schmelzgeschwindigkeit, Kosten und anderen technischen und wirtschaftlichen Indikatoren ist das Schmelzen im Elektrolichtbogenofen mit Eigenverbrauch (einschließlich Kondensationsmantelofen) jedoch immer noch die wirtschaftlichste und anwendbarste Schmelzmethode. Aufgrund der physikalisch-chemischen Eigenschaften von Titan hat der Gussprozess von Titanlegierungen, unabhängig davon, ob die Menge an Modellierungsmaterialien verwendet wird, seine eigenen einzigartigen Anforderungen und Eigenschaften. Erstens die Anforderung an Modelliermaterialien mit sehr hoher Feuerfestigkeit; Zweitens muss das Gießen unter einem hohen Vakuum- oder Inertgasschutz und manchmal auch unter Anwendung der Zentrifugalkraft erfolgen. Das Verbindungsschalenmaterial ist unterschiedlich, die Schmelzformschale ist in drei verschiedene Systeme unterteilt.
(1) Schalensystem aus reinem Graphit. Als feuerfester Füllstoff und Sandstreustoff wird Graphitpulver unterschiedlicher Körnung und als Bindemittel Harz verwendet. Hohe Festigkeit, geringes Gewicht, niedrige Kosten und breite Rohstoffquelle. Geeignet für Schleuder- oder Schwerkraftguss.

(2) Oberflächenschichtschalensystem aus feuerfestem Metall. Für das Verbundsystem müssen zusätzlich zur Oberflächenschicht aufgrund unterschiedlicher Formmaterialien (Wolframpulver und andere hochschmelzende Metalle) spezielle Technologien eingesetzt werden, von den Formmaterialien bis zum Schalenherstellungsprozess sind die gleichen wie beim Feinguss aus Stahlguss .

(3) Oxidkeramisches Schalensystem. Die Vorder- und Rückseite der Schale bestehen aus Oxid als Modelliermaterial, wodurch die Schale eine hohe Festigkeit aufweist und die Wärmeleitfähigkeit die kleinste unter den drei Schalenarten ist, was zum Gießen dünnwandiger Gussteile mit komplexen Formen geeignet ist.

Bei Titangussteilen, die mit den oben genannten drei Arten von Schalensystemen gegossen werden, ist der Unterschied in der chemischen Zusammensetzung und den mechanischen Eigenschaften sehr gering. Es gibt jedoch einen erheblichen Unterschied in der Oberflächenqualität. Bei den beiden letztgenannten Arten ist die Schrumpfung der Schale deutlich geringer als bei der Graphitschale und damit auch die Maßhaltigkeit des Gussstücks.