Titaniumlegeringen worden veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, de medische en chemische sector vanwege hun uitstekende specifieke sterkte, corrosieweerstand en biocompatibiliteit. Titanium is echter chemisch actief en reageert gemakkelijk met elementen zoals zuurstof en stikstof bij hoge temperaturen. Daarom moet het gieten worden uitgevoerd onder hoogvacuüm of bescherming met inert gas, wat het unieke productieproces vormt.
Investeringsgieten en modelvoorbereiding
Gietstukken van titaniumlegeringen worden gewoonlijk gegoten met behulp van investeringsgieten. Maak eerst, volgens het productontwerp, een metalen mal en gebruik deze om een smeltbare wasmal te persen. Meerdere wasmallen worden samengevoegd tot een ‘moduleboom’. Vervolgens wordt de module herhaaldelijk ondergedompeld in een gespecialiseerde vuurvaste coating (meestal op basis van yttriumoxide of zirkoon), besprenkeld met zanddeeltjes en gelaagd om een voldoende dikke schaal te vormen.
Schelpen roosteren en smeltgieten
Nadat de schaal is gevormd, moet deze op hoge temperatuur worden gebakken. Enerzijds verhardt dit proces de schaal en biedt het voldoende sterkte om de impact van gesmolten metaal te weerstaan; Aan de andere kant, smelt en verbrand de interne wasvorm volledig om een holle holte te vormen. Het kernproces is smelten en gieten, wat moet worden uitgevoerd in gespecialiseerde apparatuur - boogcondensatieovens met vacuümverbruik. Het maakt gebruik van zeer zuivere titaniumgrondstoffen (zoals sponstitanium) of retourmaterialen als elektroden, en smelt deze onmiddellijk via een boog met hoge stroomsterkte onder extreem hoog vacuüm. De gesmolten titaniumvloeistof verzamelt zich in de "gestolde schaal" (een laag van gestolde titaniumschaal op de rand als gevolg van een water-gekoelde koperen smeltkroes) en kantelt vervolgens de smeltkroes snel om de metalen vloeistof in de voorverwarmde schaal te injecteren. Het gehele smelt- en gietproces wordt voltooid onder vacuüm of bescherming in een inerte atmosfeer, waardoor oxidatie van de titaniumvloeistof effectief wordt voorkomen.
Nabewerking en kwaliteitscontrole
Na het gieten koelt het gietstuk langzaam af in de vormschaal. Vervolgens wordt de schaal gebroken door mechanische middelen, zoals trillingen of een hogedrukwaterpistool, en wordt het gietstuk verwijderd en doorgesneden om het van de moduleboom te scheiden. Vervolgens zijn een reeks vervolgprocessen- vereist:
1. Straalreiniging: verwijderen van resterende vuurvaste materialen op het oppervlak.
2. Heet isostatisch persen: dit is een belangrijke stap in het verbeteren van de betrouwbaarheid van gietstukken. In inert gas met hoge temperatuur en hoge druk worden kleine krimpholtes, poriën en andere defecten in het gietstuk verdicht en genezen, waardoor de dichtheid en mechanische eigenschappen aanzienlijk worden verbeterd.
3. Chemisch malen: gebruik van een zure wasoplossing om de zuurstofrijke laag (alfa-verbrossingslaag) te verwijderen die tijdens het bewerkingsproces op het oppervlak van het gietstuk is gevormd.
4. Mechanische verwerking en inspectie: Er wordt precisiebewerking uitgevoerd op de belangrijkste afmetingen van gietstukken, en niet-destructieve testtechnieken zoals röntgen-straling en fluorescentiepenetratie worden gebruikt om ervoor te zorgen dat de interne kwaliteit en oppervlaktekwaliteit aan de normen voldoen.
Samenvattend is de productie van gietstukken van titaniumlegeringen een complex proces dat nauwkeurige modelvoorbereiding, speciale smelttechnologie en strikte na-nabewerking omvat. Elke stap is cruciaal om de hoge prestaties en betrouwbaarheid van het eindproduct te garanderen.
