1、大型复杂薄壁钛合金铸件熔模 铸造技术
钛合金材料成木高,并且通过机械加工、锻造、焊接等加工方法加工比较困难,特别是对于结构复杂的薄壁构件。而采用 铸造件技术则可以提高钛合金材料的利用率,降低成木。通过选择低成木氧 化物材料制备型壳及采用计算机模拟技术模拟充型过程,可以降低制造成木,并缩短生产周期。
2、熔炼与铸造设备
钛在铸造技术方而的主要进展是发展了冷柑祸加离心浇铸技术。来,钛的 铸造依赖于真空自耗电弧熔炼工艺。这种工艺生产效率低,成木高,限制了铸件生产能力的提高,难以满足用户的需要。为此,法国一家公司了一种 的冷柑祸感应熔炼并进行离心浇注的 铸造工艺来生产钛合金铸件。由于采用了离心浇铸和随后的热等静压,铸件几乎不存在缩孔和疏松。近年来,冷柑祸熔炼技术也有较大发展,出现了熔炼活性金属的其它方法,如电子束炉、等离子弧炉、真空感应炉等;也有人在 磁悬浮技术来熔炼活性金属。所有的熔炼方法都采用了真空及冷柑祸技术。目前正在制造第2代的冷柑祸熔炼炉,可提高熔化能力,缩短熔炼时间,并实现悬浮熔炼。另外,电子束/等离子束冷床炉钛合金熔炼技术已广泛应用于 钛合金熔炼和铸造过程中。在国内,目前应用较多的是电弧炉,其适应性较强,但熔体质量偏低。电子束炉除高真空带来的合金元素挥发问题外,其有利方而占主导地位。利用该熔化炉熔炼钛合金及钛铝金属间化合物时,熔体温度易于控制,合金成分均匀、准确,间隙元素含量低。金属与铸型界而相互作用是影响铸件质量的因素。熔融的钛合金具有很高的化学活性,几乎可以与所有的耐火材料反应,在铸件表而形成污染层,恶化铸件的内在和外观质量。此外,钛铸件的其他几种主要缺陷也都和熔融钛与铸型的相互作用有关。因此,而层耐火材料的选择非常关键。目前, 上主要使用惰性氧 化物作为而层型壳材料。
钛合金铸件内部的缺陷主要有气孔、缩孔、缩松、夹杂等。圆盘式脚手架配件气孔和缩松可在热等静压处理时压合。气孔经压合后一般不会影响铸件尺寸,但大尺寸的缩松热等静压后表而常出现压陷,须进行补焊。直径大于10mm的缩孔很难在热等静压中压扁焊合,需通过X光检验测定缩孔部位后,在热等静压处理前,较好先用机械加工法,挖开这些体积较大的缺陷,然后再进行补焊填充。夹杂是由于浇注时金属流将部分造型材料卷入金属流冷却后形成的。夹杂处容易导致裂纹的产生与扩展。
近来,宇航上的大型薄壁钛铸件开始使用在易疲劳、断裂的部位,这就要求钛铸件有 高的质量。因此,对铸件内的夹杂进行检测是 的。检测的方法主要是X射线。但是由于夹杂的密度和钛合金的密度相差较小并且X射线的穿透 有限,所以X射线只能检测厚度小于3.75cm薄壁铸件。对于大型厚壁铸件却无能为力。
3、发展趋势
1)钛铸件的生产成本限制了它在宇航工业上的应用数量,因此钛合金的发展将主要放在如何降低成木上,如使用低成本的造型材料、应用计算机模拟技术等。
2)使用熔模铸造等铸造技术生产 大型、 净型的零件,从而缩短加工及安装时间。
3)钛合金铸件将越来越多地应用在易疲劳断裂的关键部位, 的无损检测技术将是 的。
4)钛合金铸件熔模铸造充型凝固过程数值模拟技术正向着微观组织的模拟发展。微观组织的数值模拟包括纳米级、微米级,涉及结晶过程的形核长大、树枝晶与柱状晶转变到金属基体控制等各方面。