Technologie et perspectives techniques de fusion de matériaux en alliage de titane tels que la tige de titane et la tige en alliage de titane -1
Avec le développement de la science et de la technologie et l'amélioration du niveau de vie de la population,Barre de titane de grade 5 est de plus en plus utilisé dans la production industrielle, l'aérospatiale, la défense nationale et la vie quotidienne, de sorte que les exigences en matière de titane et d'alliage de titane et de performances augmentent. Plus la fusion est élevée, plus la fusion des matières premières en alliage de titane est sans aucun doute le maillon le plus important et le plus critique. La qualité de sa fusion affecte directement si les indicateurs de performance des produits finis après un traitement ultérieur répondent aux exigences du produit, favorisant ainsi le développement d'une technologie de fusion moderne pour les alliages de titane. Il s'agit notamment du développement de nouvelles technologies telles que les faisceaux d'électrons et les fours de refroidissement au plasma, qui ont créé de bonnes conditions et bases pour améliorer la qualité métallurgique et les propriétés mécaniques des lingots d'alliage de titane.
1. Méthode de fusion de l'alliage de titane
1.1 Méthode de fusion au four à arc électrique des consommables sous vide (appelée méthode VAR)
Avec le développement de la technologie du vide et l’application des ordinateurs, la méthode VAR est rapidement devenue une technologie de production industrielle mature pour les barres de titane de grade 5. La plupart des lingots de titane et de ses alliages actuels sont produits par cette méthode. Les principales caractéristiques de la méthode VAR sont une faible consommation d’énergie, une vitesse de fusion élevée et une bonne reproductibilité de la qualité. Le lingot fondu par la méthode VAR a une bonne structure cristalline et une composition chimique uniforme. Habituellement, le lingot fini doit être fondu par la méthode VAR. Au moins deux refusions sont nécessaires.
La production de lingots de titane par la méthode VAR est fondamentalement similaire aux procédés utilisés par les fabricants du monde entier. La différence réside dans l’utilisation de différentes méthodes et équipements de préparation des électrodes. La préparation des électrodes peut être divisée en trois catégories. Le procédé de soudage à l'électrode est exclu : le second consiste à presser une seule électrode et à la souder en une électrode consommable. Et soudé en un seul par soudage à l'arc plasma sous argon ou par soudage sous vide ; la troisième consiste à utiliser d'autres méthodes de fusion pour préparer les électrodes de coulée.
Caractéristiques techniques et avantages du four VAR avancé moderne :
(1) Entrée de puissance entièrement coaxiale, c'est-à-dire coaxialité complète à la hauteur du corps du four, appelée alimentation coaxiale, pour réduire l'apparition de ségrégation ;
(2) L'étalonnage électrique à l'intérieur du creuset peut être affiné sur l'axe X/axe Y ;
(3) Équipé d'un système de pesée d'électrode précis, le taux de fusion est automatiquement contrôlé, réalisant une fusion à vitesse constante. Qualité de fusion garantie ;
(4) Assurer la répétabilité et la cohérence de chaque fusion ;
(5) Flexibilité, c'est-à-dire qu'un four peut produire une variété de types de lingots et de lingots à grande échelle, ce qui peut augmenter considérablement la productivité ;
(6) Il a une bonne économie.
La méthode « d'alimentation coaxiale » peut éviter les fuites de polarisation magnétique provoquées par le courant d'alimentation déséquilibré du creuset, affaiblir ou éliminer l'effet néfaste du champ magnétique induit sur les produits de fusion et améliorer l'efficacité électrique, de manière à obtenir des lingots. avec une qualité stable.
Le but de la « fusion à vitesse constante » est d’améliorer la qualité du lingot. Le système de contrôle électrique avancé et le capteur de poids sont utilisés pour garantir la longueur constante de l'arc et le taux de fusion constant pendant le processus de fusion, contrôlant ainsi le processus de coagulation. Il peut efficacement empêcher la ségrégation et garantir la qualité inhérente du lingot.
En plus des deux caractéristiques ci-dessus, le four VAR pour la fusion moderne du titane a également réalisé le four VAR à grande échelle. Le four VAR moderne peut fondre de gros lingots d’un diamètre de 1,5 m et d’un poids de 32 tonnes. La méthode vAR est la norme pour le titane et les alliages de titane modernes. Méthode de fusion industrielle. Il reste encore les technologies suivantes à résoudre. Tout d’abord, la méthode de préparation des électrodes. Le processus de préparation des électrodes est très fastidieux. Il est nécessaire d'utiliser une presse coûteuse pour presser l'éponge de titane, l'alliage maître et renvoyer les résidus dans une électrode entière ou une seule petite clé électrique. L'électrode unique doit être soudée dans une électrode consommable. Dans le même temps, afin d'assurer l'uniformité de la composition de l'électrode consommable, il est également nécessaire de configurer les installations correspondantes telles que le tissu, la pesée et le mélange. Deuxièmement, il existe des défauts métallurgiques occasionnels tels que la ségrégation, telle que la ségrégation de composition et la ségrégation de solidification. Le premier est dû à la répartition inégale des impuretés ou des éléments d’alliage dans l’électrode. Il est produit par solidification lorsque la fusion est trop tardive pour équilibrer la répartition ; cette dernière étant due aux inclusions occasionnelles de haute densité (HDI) et de faible densité (LDI), ces inclusions ne peuvent pas être complètement dissoutes pendant le processus de fusion, ce qui entraîne des défauts métallurgiques extrêmement nocifs tels que les inclusions.
1.2 Méthode de fusion au four à arc sous vide non consommable (méthode NC simplifiée) À l'heure actuelle, l'électrode de cuivre refroidie à l'eau a remplacé le lanceur électrique en or tungstène-thorium de Taiwan ou la poulie électrique en graphite dans la phase initiale de l'industrie du titane, ce qui a résolu le problème de pollution industrielle, faisant ainsi de la méthode NC une méthode importante pour la fusion du titane et des alliages de titane, et des fours NC de plusieurs tonnes fonctionnent en Europe et aux États-Unis. Les électrodes de cuivre refroidies à l'eau sont divisées en deux types : l'une est auto-rotative ; l'autre est un champ magnétique rotatif dont le but est d'empêcher l'arc de brûler l'électrode. Les fours NC peuvent également être divisés en deux types : l'un consiste à faire fondre les matières premières dans des creusets en cuivre refroidis à l'eau et à les couler en lingots dans des moules en cuivre refroidis à l'eau ; l'autre consiste à introduire en continu des matières premières dans des creusets en cuivre refroidis à l'eau pour la fusion et la solidification.
Les avantages de la fusion NC sont :
① Le processus de pressage des électrodes et des électrodes de soudage peut être omis ;
② Cela permet à l'arc de rester longtemps sur le matériau, améliorant ainsi l'homogénéité de la composition du lingot ;
③ Des matières premières de différentes formes et tailles peuvent être utilisées, et 100 % de matières résiduelles peuvent être ajoutées pendant le processus de fusion pour réaliser le recyclage de la barre de titane de grade 5. En tant que procédé de fusion, la méthode NC est très bénéfique en termes d'amélioration du taux de récupération des matières résiduelles et de réduction des coûts. Habituellement, le four NC et le four VAR sont utilisés ensemble pour tirer pleinement parti de leurs avantages respectifs.
