فناوری‌های ذوب آلیاژهای تیتانیوم در سال‌های اخیر

تولید صنعتی تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم، خواه الکترودهای مصرفی ذوب شده یا بیلت های آهنگری یا ریخته گری های شکل خاص باشد، بیشتر از طریق ذوب قوس الکترود مصرفی خلاء به دست می آید. با توسعه و پیشرفت تکنولوژی مدرن، ذوب تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم، از جمله ذوب قوس الکترود مصرفی خلاء، برخی از فناوری های پیشرفته جدید را توسعه داده است. فناوری های معرف در سال های اخیر به شرح زیر است:

1. روش تهیه الکترود برای ذوب قابل مصرف در خلاء آلیاژهای تیتانیوم با افزودن مستقیم فلزات با نقطه ذوب بالا

بر اساس آماده سازی متعارف الکترودها برای ذوب قوس مصرفی آلیاژهای تیتانیوم در خلاء، می توان از روش جوشکاری الکترودهای متشکل از بلوک های الکترود تحت فشار مستقیم با شیارهای خاص و میله های فلزی با نقطه ذوب بالا مناسب برای شکل شیارهای بلوک الکترود برای ذوب استفاده کرد. شمش های با کیفیت بالا با ترکیب یکنواخت و بدون تفکیک که با انتخاب یک فرآیند ذوب قوس مصرفی در خلاء مناسب، الزامات محاسبه نسبت را برآورده می کند.

2. فرآیند راه اندازی مجدد قوس پس از قطع برق در خلاء ذوب مواد مصرفی تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم
فرآیند راه اندازی مجدد قوس پس از قطع برق در حین ذوب مواد مصرفی در خلاء تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم شامل مراحل زیر است: هنگامی که قوس پس از قطع شدن ذوب مجدداً راه اندازی می شود، جریان ذوب به سرعت به 75-80% افزایش می یابد. جریان ذوب معمولی، و جریان ذوب در این زمان حفظ می شود. هنگامی که لبه حوضچه مذاب به دیواره بوته می رسد، برای 2-3 دقیقه حفظ می شود و سپس جریان ذوب در این زمان به سرعت به جریان ذوب معمولی افزایش می یابد. مزیت این فرآیند این است که کل زمان شروع قوس تا حد زیادی کوتاه می شود، شکاف بین شمش و دیواره بوته پس از حجم خنک کننده منقبض می شود و از حفره انقباض داخلی تشکیل شده توسط سرد شدن و انجماد شمش جلوگیری می شود: جریان ذوب به 75 تا 80 درصد از جریان ذوب معمولی می رسد، جریان ذوب برای مدتی حفظ می شود، به طوری که سرعت ذوب الکترود و حوضچه مذاب جامد می تواند با دقت بیشتری کنترل شود، و مقدار زیادی مذاب از جاری شدن فوری مایع در شکاف بین شمش و دیواره بوته یا ایجاد نقص در بسته شدن سرد جلوگیری می شود.

3. روش ذوب و بازیافت ضایعات بلوک تیتانیوم خالص
روش ذوب و بازیافت ضایعات بلوک تیتانیوم خالص با استفاده از یک کوره اجاق سرد پرتو الکترونی با 6 تفنگ الکترونی، مواد اولیه اجزای انتخاب شده را در فیدر کوره اجاق سرد پرتو الکترونی بارگذاری کرده، ذوب می کند و سپس شمش به دست آمده را خنک می کند. از کوره برای به دست آوردن محصول نهایی. این روش به طور مستقیم از مواد بازیافتی TA1 برای ذوب، جلوگیری از خرد شدن مواد زائد، فشار دادن بلوک های الکترود و جوشکاری الکترودها استفاده می کند. ذوب تک شمش می تواند 9 میله را با وزن کل حدود 6.5 تن در روز ذوب کند و ذوب دو شمش می تواند 18 میله را با وزن کل حدود 13 تن در روز ذوب کند که راندمان و سرعت بازیافت را تا حد زیادی بهبود می بخشد.

4. روش ذوب و بازیافت بستر سرد پرتو الکترونی برای زباله های تراشه مانند آلیاژ تیتانیوم و تیتانیوم
روش ذوب و بازیافت بستر سرد پرتو الکترونی برای ضایعات تراشه مانند آلیاژ تیتانیوم و تیتانیوم، فرآیند به این صورت است: با توجه به ترکیب تیتانیوم و آلیاژ تیتانیوم ذوب شده، ضایعات تراشه تیتانیوم خالص را وزن کنید، یا یک یا دو قطعه خالص را وزن کنید. ضایعات تراشه مانند تیتانیوم و ضایعات تراشه مانند آلیاژ تیتانیوم و مخلوط کردن آنها با تیتانیوم اسفنجی و عناصر افزودنی آلیاژی خالص و/یا آلیاژهای میانی، مقدار ضایعات تراشه مانند آلیاژ تیتانیوم و تیتانیوم خالص اضافه شده به مخلوط 10% ~ 90 است. % درصد جرمی؛ سپس آن را در یک بلوک الکترود فشار دهید و از کوره ذوب بستر سرد پرتو الکترونی برای انجام ذوب بستر سرد پرتو الکترونی روی بلوک الکترود استفاده کنید تا شمش تیتانیوم یا آلیاژ تیتانیوم به دست آید. این روش می تواند شمش تیتانیوم خالص واجد شرایط را با ضایعات تراشه مانند تیتانیوم تا 100٪ خالص تولید کند، یا شمش های آلیاژ تیتانیوم واجد شرایط را با 90٪ ضایعات تراشه مانند آلیاژ تیتانیوم و تیتانیوم تولید کند. فقط یک پرتو الکترونی ذوب بستر سرد مورد نیاز است و هیچ ذوب ثانویه یا ثالثی مورد نیاز نیست.

5. روش ذوب شمش های تیتانیوم و آلیاژ تیتانیوم تمیز
روش ذوب شمش های تیتانیوم و آلیاژ تیتانیوم تمیز به شرح زیر است: تیتانیوم اسفنجی یا عناصر افزودنی آلیاژی خالص، آلیاژ میانی و تیتانیوم اسفنجی، تیتانیوم اسفنجی پرس یا عناصر افزودنی آلیاژ خالص مخلوط، آلیاژ میانی و تیتانیوم اسفنجی را در بلوک های الکترود وزن کنید، جوش دهید. الکترود فشرده شده به الکترودها تبدیل می شود و از کوره بستر سرد پرتو الکترونی برای انجام ذوب بستر سرد پرتو الکترونی روی الکترودها استفاده می شود تا شمش های تیتانیوم یا آلیاژ تیتانیوم تمیز با ترکیب شیمیایی یکنواخت به دست آید. درجه خلاء ذوب ذوب بستر سرد پرتو الکترونی کمتر از 6×10-2پا، سرعت ذوب 70~150 کیلوگرم در ساعت و قدرت ذوب 100 تا 300 کیلووات است. عناصر افزودنی آلیاژی خالص و آلیاژهای میانی 0٪ تا 20٪ از وزن کل شمش های آلیاژ تیتانیوم هستند. شمش‌های تیتانیوم و آلیاژ تیتانیوم تولید شده دارای ترکیب شیمیایی یکنواخت هستند و ساختار ماکروسکوپی شمش‌ها بهتر از شمش‌های ذوب قوس مصرفی خلاء است و هیچ آخال با نقطه ذوب بالا مانند TiN و WC وجود ندارد.

6. روش ذوب آلیاژ تیتانیوم حاوی عناصر آلیاژی با نقطه ذوب بالا
روش تهیه صنعتی شمش آلیاژ تیتانیوم حاوی عناصر آلیاژی با نقطه ذوب بالا. با انتخاب مواد اولیه آلیاژی، استفاده از بلوک‌های الکترود مونتاژ شده مخصوص، استفاده از فناوری ذوب قوس الکتریکی معمولی با خلاء، تنظیم جریان و ولتاژ سه ذوب، یک شمش آلیاژ تیتانیوم حاوی عناصر آلیاژی با نقطه ذوب بالا با ترکیب شیمیایی یکنواخت و بدون آخال تهیه می‌شود. فلز با نقطه ذوب بالا به طور مساوی در الکترود مصرفی توزیع می شود، الکترود مصرفی آماده سازی آسان و کم هزینه است و پارامترهای جریان و ولتاژ در طول ذوب معقول هستند. بر اساس روش سنتی فرآیند، صفحات فلزی خالص کم هزینه مطابق با روش مونتاژ الکترود مصرفی خاص استفاده می شود، به جای افزودن آلیاژهای متوسط ​​گران قیمت و سایر فلزات خالص به آلیاژهای تیتانیوم، از کوره های ذوب قوس مصرفی خلاء متعدد استفاده می شود. ذوب برای به دست آوردن شمش های آلیاژ تیتانیوم حاوی عناصر آلیاژی با نقطه ذوب بالا با ترکیب یکنواخت که برای کاربردهای صنعتی مناسب است.

7. روش تهیه شمش آلیاژ تیتانیوم TC4 با ذوب کوره سرد با پرتو الکترونی
روش تهیه شمش آلیاژ تیتانیوم TC4 با ذوب کوره سرد با پرتو الکترونی به شرح زیر است: اسفنج تیتانیوم و دانه های آلومینیوم به طور یکنواخت با هم مخلوط می شوند و سپس به شکل بلوک های الکترود فشرده می شوند که به الکترودها جوش داده می شوند و سپس در کوره قوس مصرفی خلاء قرار می گیرند. ذوب یک بار برای به دست آوردن آلیاژ اصلی Ti-AI؛ آلیاژ اصلی Ti-Al به ذرات آلیاژ اصلی Ti-Al خرد می شود. اسفنج تیتانیوم، آلیاژ اصلی Al-V و ذرات آلیاژ اصلی Ti-Al به طور یکنواخت مخلوط می شوند و سپس به بلوک های الکترود فشار داده می شوند که به الکترودها متصل می شوند و سپس در یک کوره اجاق سرد پرتو الکترونی قرار می گیرند تا یک بار ذوب شوند تا به دست آید. شمش آلیاژ تیتانیوم TC4. این روش جایگزین دانه‌های آلومینیوم با آلیاژ اصلی Ti-Al، کاهش تبخیر عناصر Al، بهبود میزان استفاده از مواد خام و راندمان استفاده از کوره‌های اجاق سرد پرتو الکترونی و کوره سرد با پرتو الکترونی برای ذوب یک‌بار مصرف می‌شود. مزایای قوی تری در کاهش هزینه پردازش مواد تیتانیوم و بهبود راندمان تولید دارد و می تواند تمیزی شمش های آلیاژ تیتانیوم را بهبود بخشد و شمش های با کیفیت بالا را بدست آورد.