Титанът и неговите сплави са сред най-трудните за отливане метали, но компонентите от лят титан са незаменими в аерокосмическата, морската, химическата обработка и медицинските устройства. Трудността идва от изключителната реактивност на титана с кислород, азот и повечето материали за плесени при повишени температури. Тази статия обяснява как всъщност се произвеждат титаниеви отливки, кои системи за формовка и технологии за топене се използват и как качеството се проверява спрямо ASTM B367.
Защо титаниевото отливане е различно
Разтопеният титан реагира агресивно с въздуха и с конвенционалните огнеупорни материали за формите. Следват три последствия:
Топенето трябва да се извърши във вакуум или инертна атмосфера.Топенето на-открит въздух би абсорбирало кислород и азот, причинявайки крехкост на отливката.
Материалите за формите трябва да са огнеупорни и химически стабилни.Реактивните съставки на плесента ще бъдат намалени от титана, замърсявайки повърхността с-обогатен на кислород алфа корпус.
От-отстраняването на повърхността след отливането е задължително.Богатият на кислород -повърхностен слой (алфа случай) трябва да се отстрани чрез машинна обработка или химическо фрезоване, защото е твърд и чуплив.
Технологии за топене
Два начина на топене доминират при търговското леене на титан:
Вакуумно дъгово претопяване (VAR):Консумативен електрод се разтопява под вакуум във водно{0}}охлаждащ се меден тигел. VAR осигурява чиста, хомогенна стопилка и е най-широко използваният индустриален път.
Топене със студено огнище (CHM) с електронен лъч или плазма:Стоилката се държи в-охлаждана с вода медна камина, която премахва включванията с висока-плътност (като волфрам от скрап) и включванията с ниска-плътност (като нитриди). CHM е предпочитан за въртящи се аерокосмически компоненти.
Мухъл системи
Инвестиционно (из-восъчно) леенее най-често срещаният процес за титан. Восъчен модел се покрива с множество керамични суспензии, восъкът се отстранява чрез автоклавиране и формата се изпича. За титана лицевото покритие обикновено се основава на цирконий или итрий, а не на силициев диоксид, тъй като силициевият диоксид се редуцира от разтопен титан. Отливката по модела осигурява отлична точност на размерите (обикновено CT6–CT7 по ISO 8062) и гладки повърхности и се използва за сложни части като работни колела, скоби и протезни импланти.
Трамбована графитна лайснае по-евтин-път за по-големи или по-прости форми. Формата се изработва чрез набиване на огнеупорна -базирана графит около шаблон и след това изпичане. Устойчивостта на термичен удар е добра и големи морски или химически компоненти често се произвеждат по този начин, с компромис-в покритието на повърхността и толеранса на размерите (обикновено CT8–CT10).
Центробежно леенезавърта матрицата, докато металът се втвърдява, подобрявайки запълването на тънките участъци и насочената плътност. Използва се за пръстени, втулки и други осесиметрични части в устойчиви-на корозия сплави.
Обичайни леярски сплави
| Сплав | Типична употреба | Характеристики |
|---|---|---|
| Търговски чист Ti (Gr 1–4) | Химически съдове, морски хардуер | Най-добра устойчивост на корозия; умерена сила |
| Ti-6Al-4V (Gr 5) | Аерокосмически скоби, хирургически импланти | Висока якост, добра устойчивост на умора |
| Ti-6Al-4V ELI (Gr 23) | Криогенни и имплантни приложения | Подобрена издръжливост при ниски{0}}температури |
| Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo | Компоненти на двигателя | Устойчивост на пълзене при висока-температура |
Способността за леене, заваряемостта и реакцията на топлинна-обработка се различават между алфа, алфа-бета и почти-бета сплави; изборът на сплав трябва да бъде потвърден спрямо работната температура на компонента, спектъра на натоварване и корозионната среда.
Контрол на качеството
Отливките обикновено се доставят наASTM B367(отливки от титан и титанови сплави) с допълнителни радиографски,-проникващи и механични изпитвания. Ключовите проверки включват:
Проверка на химичния състав чрез спектрохимичен анализ.
Радиографско изследване (референтни радиографии по ASTM E155) за свиване, порьозност и включвания.
Проникваща проверка за повърхностни дефекти.
Механично изпитване на отделно отлети тестови пръти след същата термична обработка като отливката.
Алфа-контрол на дълбочината на случая и проверка на премахването.
Горещото изостатично пресоване (HIP) обикновено се определя за критични космически и медицински отливки за затваряне на вътрешна порьозност и подобряване на живота на умора.
Насоки за цена и избор
Леенето по моделни модели предлага най-добрата точност и завършеност, но най-високите разходи за инструменти. Рамката с трамбован графит е подходяща за по-големи, по-прости части и по-малки обеми. За прототипна работа, адитивното производство на модела, последвано от леене по моделни модели, намалява времето за изпълнение. Когато избирате леярна, проверете нейната способност за топене (VAR или CHM), нейния опит с целевата сплав и нейното съответствие с нивото на проверка, изисквано от вашето приложение.
