Hợp kim titan được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, y tế và hóa học do cường độ riêng tuyệt vời, khả năng chống ăn mòn và khả năng tương thích sinh học. Tuy nhiên, titan hoạt động hóa học và dễ dàng phản ứng với các nguyên tố như oxy và nitơ ở nhiệt độ cao. Do đó, quá trình đúc của nó phải được thực hiện trong điều kiện bảo vệ chân không hoặc khí trơ cao, tạo thành quy trình sản xuất độc đáo.
Đúc đầu tư và chuẩn bị mô hình
Vật đúc hợp kim titan thường được đúc bằng phương pháp đúc mẫu chảy. Đầu tiên, theo thiết kế của sản phẩm, làm khuôn kim loại và dùng khuôn đó để ép khuôn sáp nóng chảy. Nhiều khuôn sáp được ghép lại thành một 'cây module'. Sau đó, mô-đun này được ngâm nhiều lần trong một lớp phủ chịu lửa chuyên dụng (thường là gốc oxit yttrium hoặc zircon), rắc các hạt cát và xếp lớp để tạo thành một lớp vỏ đủ dày.
Rang vỏ và đúc nóng chảy
Sau khi vỏ được hình thành, nó cần được nướng ở nhiệt độ cao. Một mặt, quá trình này làm cứng lớp vỏ và cung cấp đủ độ bền để chịu được tác động của kim loại nóng chảy; Mặt khác, làm tan chảy hoàn toàn và đốt cháy khuôn sáp bên trong để tạo thành khoang rỗng. Quá trình cốt lõi là nấu chảy và đổ, phải được thực hiện trong thiết bị chuyên dụng - lò ngưng tụ hồ quang tiêu hao chân không. Nó sử dụng-nguyên liệu thô titan có độ tinh khiết cao (chẳng hạn như titan xốp) hoặc vật liệu hoàn trả làm điện cực và làm tan chảy chúng ngay lập tức thông qua dòng điện hồ quang cao trong điều kiện chân không cực cao. Chất lỏng titan nóng chảy tập hợp lại trong "lớp vỏ đông đặc" (một lớp vỏ titan đông đặc ở rìa do nồi nấu bằng đồng-làm mát bằng nước), sau đó nghiêng nhanh nồi nấu kim loại để bơm chất lỏng kim loại vào lớp vỏ đã được làm nóng trước. Toàn bộ quá trình nấu chảy và rót được hoàn thành trong điều kiện bảo vệ chân không hoặc khí trơ, ngăn chặn hiệu quả quá trình oxy hóa chất lỏng titan.
Xử lý sau và kiểm tra chất lượng
Sau khi đổ, vật đúc nguội dần trong vỏ khuôn. Sau đó, lớp vỏ bị phá vỡ bằng các biện pháp cơ học như rung hoặc súng bắn nước áp suất cao{1}}, vật đúc được tháo ra và cắt để tách nó ra khỏi cây mô-đun. Tiếp theo, cần phải có một loạt-quy trình tiếp theo:
1. Làm sạch bằng phun bi: loại bỏ vật liệu chịu lửa còn sót lại trên bề mặt.
2. Ép đẳng tĩnh nóng: Đây là bước quan trọng trong việc nâng cao độ tin cậy của vật đúc. Ở nhiệt độ cao và khí trơ áp suất cao, các lỗ co ngót nhỏ, lỗ chân lông và các khuyết tật khác bên trong vật đúc được nén và chữa lành, do đó cải thiện đáng kể mật độ và tính chất cơ học của nó.
3. Nghiền hóa học: sử dụng dung dịch rửa axit để loại bỏ lớp giàu oxy (lớp giòn alpha) hình thành trên bề mặt vật đúc trong quá trình gia công.
4. Xử lý và kiểm tra cơ học: Gia công chính xác được thực hiện trên các kích thước chính của vật đúc và các kỹ thuật-kiểm tra không phá hủy như tia X- và sự thâm nhập huỳnh quang được sử dụng để đảm bảo rằng chất lượng bên trong và bề mặt của chúng đáp ứng các tiêu chuẩn.
Tóm lại, quá trình sản xuất vật đúc bằng hợp kim titan là một quy trình phức tạp tích hợp việc chuẩn bị mô hình chính xác, công nghệ nấu chảy đặc biệt và quá trình xử lý hậu kỳ nghiêm ngặt. Mỗi bước đều rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất cao và độ tin cậy của sản phẩm cuối cùng.
