Métodos para fundir hastes de titânio e materiais de hastes de liga de titânio

Métodos de fundição de liga de titânio: método de fundição em forno elétrico a arco consumível a vácuo (referido como método VAR), método de fundição em forno a arco a vácuo não consumível (método Jianni NC), método de fundição em forno frio (referido como método CHM), método de fundição em panela fria ((referido como método CCM), método de fusão por eletroescória (referido como método ESR).
1. Método de fusão em forno elétrico a arco consumível a vácuo (referido como método VAR)
Com o desenvolvimento da tecnologia de vácuo e a aplicação de computadores, o método VAR tornou-se rapidamente uma tecnologia madura de produção industrial de titânio. A maior parte do titânio atual e seus lingotes de liga são produzidos usando esse método. As principais características do método VAR são baixo consumo de energia, alta velocidade de fusão e reprodutibilidade de boa qualidade. O lingote fundido pelo método VAR possui boa estrutura cristalina e composição química uniforme.
Características técnicas e vantagens dos modernos fornos VAR avançados:
(1) A entrada de energia coaxial total, que significa coaxialidade completa em toda a altura do forno, é chamada de fonte de alimentação coaxial, o que reduz a ocorrência de segregação;
(2) A calibração elétrica dentro do cadinho pode ser ajustada na direção do eixo X/eixo Y.
(3) Possui um sistema preciso de pesagem de eletrodo para obter fusão em velocidade constante. Não só garante a qualidade da fusão, mas também garante a repetibilidade e consistência de cada fusão.
(4) Flexibilidade, ou seja, um forno pode produzir uma variedade de tipos de lingotes e aumentar o tamanho dos lingotes, o que pode melhorar muito a produtividade.

(5) Tem boa economia.
O método de "fonte de alimentação coaxial" pode evitar vazamento magnético causado por corrente de alimentação desequilibrada do cadinho, enfraquecer ou eliminar os efeitos adversos do campo magnético induzido nos produtos de fundição e melhorar a eficiência elétrica, obtendo assim lingotes com qualidade estável.
Os fornos VAR modernos podem fundir lingotes grandes com diâmetro de 1,5 m e peso de 32 t. Existem problemas técnicos a serem resolvidos: primeiro, o método de preparação do eletrodo. O processo de preparação do eletrodo é muito complicado. É necessária uma prensa cara para derreter o titânio esponjoso e a liga mestre. E o material residual retornado é pressionado em um eletrodo sólido ou em uma única chave elétrica pequena. O eletrodo único também precisa ser soldado em um eletrodo consumível. Ao mesmo tempo, para garantir a uniformidade da composição do eletrodo consumível, também é necessário configurar pano, pesagem, mistura, etc. Em segundo lugar, existem defeitos metalúrgicos ocasionais, como segregação, como segregação de composição e segregação de solidificação. O primeiro é causado pela distribuição desigual de elementos de impureza ou elementos de liga no eletrodo, que solidifica antes que a distribuição possa ser equilibrada durante a fundição; o último é causado pela introdução ocasional de inclusões de alta densidade (IDH) e inclusões de baixa densidade (IDH) em matérias-primas ou processos. LDI), estas inclusões não podem ser completamente dissolvidas durante o processo de fundição, resultando em inclusões extremamente prejudiciais e outros defeitos metalúrgicos.
2. Método de fusão de forno elétrico a arco a vácuo não consumível (método Jianmi NC)
Atualmente, os eletrodos de cobre resfriados a água substituíram os eletrodos de tungstênio-tório-titânio ou eletrodos de grafite na fase inicial da indústria do titânio, resolvendo o problema da poluição industrial, tornando o método NC um método importante para a fundição de titânio e titânio. Várias toneladas de NC O forno já está operando na Europa e nos Estados Unidos.
As vantagens da fundição pelo método NC são:
(1) O processo de prensagem de eletrodos e eletrodos de soldagem pode ser omitido;
(2) Pode fazer com que o arco permaneça no material por muito tempo, melhorando assim a uniformidade da composição do lingote;
(3) Podem ser usadas matérias-primas de diferentes formas e tamanhos, e 100% de materiais residuais podem ser adicionados durante o processo de fundição para realizar a reciclagem de titânio. Por ser uma fundição única, o método NC é bastante vantajoso do ponto de vista de melhorar a taxa de recuperação de materiais residuais e reduzir custos. Normalmente, os fornos NC e os fornos VAR são usados ​​em conjunto para aproveitar ao máximo suas respectivas vantagens.
3. Método de fusão a frio (método CHM, abreviadamente)
Defeitos de inclusão metalúrgica em lingotes de titânio e ligas de titânio causados ​​​​por contaminação de matérias-primas e processos de fundição anormais sempre afetaram a aplicação de titânio e ligas de titânio no campo aeroespacial. A fim de eliminar inclusões metalúrgicas nas peças rotativas de motores de aeronaves em liga de titânio, surgiu a tecnologia de fundição a frio. A maior característica do método CHM é a separação dos processos de fusão, refino e solidificação, ou seja, a carga fundida entra na fornalha fria e é primeiro derretida, depois entra na área de refino da fornalha fria para refino e finalmente solidifica em lingotes na área de cristalização.