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楼主 | 收藏 | 举报 2020-09-01 12:12   浏览:23   回复:0

探究真空自耗凝壳炉熔炼浇注成钛合金铸件的技能

  钛锭直接配料法(以TC4为例)在Φ200mm的TA2钛合金锭上,排钻Φ35mm左右的盲孔,按比例放入AlV65或AlV55,粒度为80~100目,然后用钛圆片盖口焊封即可装炉熔铸。熔炼工艺参数的控制将配制的熔化电极置于真空自耗凝壳炉内进行熔铸。其主要熔炼工艺参数:真空度为0.13Pa,电极杆水压为0.2~0.35MPa,坩埚水压为0.2~0.4MPa,熔炼电流为10000~18000A,熔炼电压为32~40V,电极进给速度为400mm/min.

  熔化电极直径与坩埚直径的比值为0.6~0.7.电极的平均直径不能过大或过小,若电极直径过大,熔炼时易起侧弧,有击穿坩埚的危险;若电极直径过小,所形成的弧柱小,对熔池的覆盖面也小,从而使温度降低,凝壳增厚,影响金属利用率。熔炼电流的大小取决于自耗电极直径的大小,即截面积的大小,关键在于要保证有足够的电流密度,一般钛及钛合金的电流密度为50~60A/cm2.我们熔化浇注钛镍合金和TC4合金的电流大小,是根据电极平均直径来选择的。其电流控制在10000~18000A.熔炼电流要选择适当,若过小,熔化速度慢,熔池温度低,凝壳增厚,倾注的金属液量少;若电流过大,则熔速增大,虽然有利于提高熔池温度,但熔炼过程中操作难度加大。

  熔炼电压对熔池与自耗电极间的弧长有直接影响。如果电压过低,则弧长缩短,极易短路,影响熔化速度和熔池温度;电压过高,则弧拉长,会出现爬弧、侧弧等现象,如不及时调整,有击穿坩埚的危险,同时由于电弧不集中,会降低熔化速度和熔池的温度。为此,在熔炼过程中,尽量把电压控制的得当,使弧长保持在30mm左右,电压控制在33~40V为宜。采用上述配制合金电极,在真空自耗凝壳炉一次熔炼浇注成钛合金铸件的工艺,经过科研、生产的运用,熔铸出成分均匀的Ti-Ni、TC4合金铸件。

  化学成分和均匀性检验,化学分析分别在两种合金铸件上,按上、中、下三个部位取样进行化学分析,ZTiNi合金化学成分范围(wB,%):54.5~55.5Ni、44.0~45.0Ti.ZTC4合金化学成分(wB,%):5.5~6.8Al、3.5~4.5V,均符合标准。低倍组织检验选择两合金Φ50mm的随炉试样,将试样按轴线方向从中间剖开,经腐蚀后观察其剖面,整个剖面组织均匀,没有夹渣和偏析。为了进一步证明合金的组成,进行了金相分析。

  合金的力学性能检验对以上两种合金进行了力学性能检测。TiNi合金的合金化在于,两种合金的电极在电弧的作用下,熔化成金属液而落入熔池,不存在未熔块的现象。在高温的作用下迅速合金化(电弧的弧柱温度5000K);同样在钛熔化电极中加80~100目的铝钒中间合金也起到了合金化的作用。由于是电弧熔炼,必然有磁场产生,从而形成了磁场搅拌作用,使其合金化。再者,弧柱的冲击力同样起到搅拌作用。

  熔炼结束时,金属液首先倾注在浇杯里,不能马上漏入型腔,这一瞬间金属液又得到了进一步搅拌。采用间混套焊法和钛锭直接配料法配制合金电极,在真空自耗凝壳炉中一次熔铸钛合金件的工艺,完全可以得到成分均匀的合金铸件。严格执行真空自耗凝壳炉直接熔配和铸造钛合金件的工艺,可以保证铸件的合金成分、力学性能达到标准要求。用真空自耗凝壳炉直接熔配和铸造钛合金件的工艺,生产钛合金铸件,成本低,工艺过程简单,易于操作,而且可用于其它合金的熔铸。

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