铸造模具的材质特点和冷坩埚熔炼技术

时间:2019-03-19 18:06 作者:矿山机电设备 点击: 次
  在铸造模具的时候,由于钛是非常活泼的金属,在液态下,和氧、氮、氢和碳的反应相当快,因此合金熔炼需要在较高的真空或惰性气体(Ar或Ne)保护下进行。钠还原法和镁还原法是生产海绵钛的主要方法,另外有美帝的改进型克劳尔法、阿姆斯特朗法、SRI法等,还有导电体介入还原法、Hunter法、Armstrong法等。熔炼用坩埚均采用水冷铜坩埚钛元素在地壳中的储量仅次于铁、铝、铜,位居金属元素的第四位。而且,合金具有一系列优异的性能,因而越来越广泛的应用。合金依其应用背景可分为高温合金、结构合金和功能合金三种。合金的成形方法除铸造以外,还有锻造、超塑、焊接等方法。
  冷坩埚熔炼技术近来也有较大发展,与离心浇铸工艺结合用于钛铸件精密铸造,目前正在制造二代冷坩埚熔炼炉。二代冷坩埚炉可大大提高熔化能力,缩短熔炼时间,实现基本悬浮熔炼,消除金属凝壳。我国已将研究感应凝壳熔炼技术列入重点研究项目,在合金的熔炼技术方面也取得了很大的发展。2008年,我国共生产钛锭3.4万吨,钛加工材2.4万吨;净出口海绵钛4450吨;净出口钛加工材4083吨,成为海绵钛和钛加工材的净出口国。
  铸造模具时对于合金等温锻造技术是一项新工艺,结合热机械处理能获得综合力学性能合理化的合金等温锻件,但在模具材料、模具制造和模具加热装置等方面的成本投入比常规锻造方法高,大多用于制造飞机的零部件。铸造模具的失蜡法铸造现称熔模精密铸造,是一种少切削或无切削的铸造工艺,应用广泛,适用于各种类型、各种合金的铸造,生产出的铸件尺寸精度、表面质量比其他铸造方法要高,复杂、耐高温、不易加工的铸件均可用熔模精密铸造。近年来,钛的铸造技术主要发展了冷坩埚+离子浇铸技术、真空吸铸技术和真空压铸技术。
  合金熔模精密铸造典型工艺有石墨熔模型壳,金属钨面层陶瓷型壳,氧化物陶瓷型壳。合金材料生产成本高,机械加工、锻造、焊接等比较困难,采用精密铸造技术,可以提高合金材料的利用率,降低生产成本。通常金属铸件的力学性能低于锻件性能,但钛精密铸件的使用性能大体与钛锻件相近,精密铸造成为降低成本、优化性能的正确选择。凝壳炉的应用和熔模精密铸造与金属造型、陶瓷造型工艺的发展为许多大型复杂的薄壁钛铸件缩短生产时间、降低成本展现了相应的空间。目前,高性能的合金大型整体精铸件,大多数都是采用金属面层陶瓷型壳或氧化物面层陶瓷型壳浇注的。大型薄壁精密铸造技术使钛铸件性能接近钛锻件,而成本较钛锻件降低约50%。
  铸造模具行业发展了冷床炉熔炼技术,包括电子束冷床炉和等离子冷床炉技术。目前,冷床炉熔炼已达到商业化水平,可熔炼重达25吨的铸锭。能生产无偏析、无夹杂的优良钛及合金铸锭,满足航空转动部件对高性能钛材的需求;能生产扁锭、空心锭,简化板材和大管材的后续加工,并可大量回收残钛,但存在成本高、操作复杂等问题。电子束和等离子冷床熔炼工艺在美帝、日本等工业发达国度得到了快速发展,电子束已成功应用于纯钛和TC4合金的熔炼,等离子束是熔炼复杂成分合金的较有效手段。俄罗斯发展了一种类似于冷床炉的熔炼技术,即“凝壳—自耗电极熔炼”。
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