Lima metode peleburan umum untuk paduan titanium

Paduan titanium banyak digunakan di berbagai industri karena sifatnya yang sangat baik, seperti rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi, ketahanan terhadap korosi, dan biokompatibilitas. Namun, titik leleh paduan titanium yang tinggi menghadirkan tantangan dalam pemrosesan. Metode peleburan paduan titanium umumnya dibagi menjadi: 1. Metode peleburan tungku busur listrik yang dapat dikonsumsi secara vakum; 2. Metode peleburan tungku busur listrik vakum yang tidak dapat dikonsumsi; 3. Metode peleburan perapian dingin; 4. Metode peleburan cold pot; 5. Metode peleburan electroslag. Lima metode.

1. Metode peleburan tungku busur listrik yang dapat dikonsumsi secara vakum (disebut sebagai metode VAR)
Ini adalah proses metalurgi canggih yang digunakan untuk produksi logam dan paduan dengan kemurnian tinggi. Metode ini terutama digunakan untuk meningkatkan kemurnian dan keseragaman bahan, dan biasanya digunakan untuk memproduksi paduan khusus berkualitas tinggi, paduan aluminium, dan bahan logam dengan permintaan tinggi lainnya. Dengan berkembangnya teknologi vakum dan penerapan komputer, metode VAR dengan cepat menjadi teknologi produksi industri titanium yang matang. Sebagian besar titanium dan batangan paduannya saat ini diproduksi menggunakan metode ini. Fitur yang menonjol dari metode VAR adalah konsumsi daya yang rendah, kecepatan leleh yang tinggi, dan kualitas reproduksibilitas yang baik. Ingot yang dicairkan dengan metode VAR memiliki struktur kristal yang baik dan komposisi kimia yang seragam. Biasanya ingot yang sudah jadi harus dicairkan dengan metode VAR. Setidaknya diperlukan dua peleburan ulang. Metode VAR digunakan untuk memproduksi ingot titanium. Proses yang digunakan oleh produsen di seluruh dunia pada dasarnya serupa. Perbedaannya terletak pada penggunaan metode dan peralatan preparasi elektroda yang berbeda. Persiapan elektroda dapat dibagi menjadi tiga kategori utama. Salah satunya adalah elektroda integral yang ditekan terus menerus dengan menambahkan bahan dalam porsi, menghilangkan proses pengelasan elektroda; yang lainnya adalah elektroda satu bagian yang ditekan dan dilas menjadi elektroda habis pakai. Dan dilas bersama melalui pengelasan busur argon plasma atau pengelasan vakum; ketiga, gunakan metode peleburan lain untuk menyiapkan elektroda cor.
Selain dua karakteristik di atas, tungku VAR modern untuk peleburan titanium juga telah mewujudkan tungku VAR skala besar. Tungku VAR modern dapat melebur batangan besar dengan diameter 1,5 m dan berat 32 ton.
Metode vAR adalah metode peleburan industri standar untuk titanium dan paduan titanium modern.

2. Metode peleburan tungku busur listrik vakum yang tidak dapat dikonsumsi (metode Jianni NC)
Lingkungan vakum Seperti tungku busur listrik habis pakai, metode CNC juga dilakukan dalam lingkungan vakum. Dengan menyedot udara dan gas di dalam tungku, kondisi vakum tinggi tercipta untuk secara bertahap mengurangi kontaminasi udara dan oksigen serta memastikan produksi bahan paduan berkualitas tinggi.
Elektroda Dalam pemesinan CNC, elektroda yang digunakan biasanya tidak dapat dikonsumsi dan biasanya terbuat dari tungsten atau bahan dengan titik leleh tinggi lainnya. Elektroda ini stabil dan mampu menahan suhu tinggi dan pelepasan busur energi tinggi tanpa dikonsumsi.
Busur terjadi dengan memasukkan arus listrik, biasanya menggunakan dua elektroda, menghasilkan pelepasan busur. Busur ini sangat panas dan dapat memanaskan material hingga suhu di atas titik lelehnya.
Peleburan material Di bawah aksi busur, material dipanaskan hingga suhu yang cukup tinggi untuk menyala dan meleleh. Karena elektroda yang digunakan tidak dapat dikonsumsi, elektroda itu sendiri tidak dikonsumsi dan oleh karena itu dapat digunakan terus menerus.
Persiapan paduan: Setelah bahan dicairkan, paduan yang dibutuhkan dapat disiapkan dengan mengatur intensitas busur, suhu dalam tungku dan komposisi paduan. Hal ini membuat metode NC sangat cocok untuk menyiapkan paduan dengan presisi tinggi dan kontrol komposisi yang presisi.
Sebagai peleburan satu kali, metode NC cukup menguntungkan dari sudut pandang meningkatkan tingkat perolehan bahan sisa dan mengurangi biaya. Biasanya, tungku NC dan tungku VAR digunakan bersamaan untuk memberikan keunggulan masing-masing. Metode NC umumnya digunakan di laboratorium penelitian dan untuk menyiapkan bahan khusus karena metode ini memberikan pengendalian bahan dan fleksibilitas persiapan tingkat tinggi. Namun, dibandingkan dengan tungku busur listrik habis pakai, biaya peralatan dan pengoperasian metode NC lebih tinggi, sehingga metode ini terutama digunakan dalam aplikasi yang memerlukan akurasi tinggi dan kontrol komponen yang presisi, seperti ruang angkasa, energi, elektronik, dll.

3. Metode peleburan perapian dingin (disingkat metode CHM)
Cacat inklusi metalurgi pada titanium dan ingot paduan titanium yang disebabkan oleh kontaminasi bahan mentah dan proses peleburan yang tidak normal selalu mempengaruhi penerapan titanium dan paduan titanium di bidang dirgantara. Untuk menghilangkan inklusi metalurgi pada bagian berputar mesin pesawat paduan titanium, teknologi peleburan perapian dingin muncul.
Fitur terbesar dari metode CHM adalah pemisahan proses peleburan, pemurnian dan pemadatan, yaitu muatan cair memasuki tungku dingin dan pertama kali dicairkan, kemudian memasuki area pemurnian tungku dingin untuk pemurnian, dan akhirnya memadat menjadi ingot di daerah kristalisasi. Keuntungan signifikan dari teknologi CHM adalah dapat membentuk cangkang kondensasi pada dinding perapian yang dingin. "Zona kental" -nya dapat menangkap inklusi berkepadatan tinggi (HDI) seperti WC, Mo, Ta, dll. Pada saat yang sama, di zona pemurnian, inklusi berkepadatan rendah Perpanjangan waktu tinggal partikel (LDI) dalam partikel berdensitas tinggi cairan bersuhu dapat memastikan pembubaran LDI secara menyeluruh, sehingga secara efektif menghilangkan cacat inklusi. Artinya. Mekanisme pemurnian peleburan perapian dingin dapat dibagi menjadi dua jenis: pemisahan gravitasi dan pemisahan peleburan.

4. Metode peleburan wadah dingin (disebut metode CCM)
Pada tahun 1980an, Perusahaan Ferrosilikon Amerika mengembangkan proses peleburan induksi bebas terak dan mempromosikan metode CCM untuk aplikasi produksi industri untuk produksi ingot titanium dan pengecoran presisi titanium. Dalam beberapa tahun terakhir, di beberapa negara maju secara ekonomi, metode CCM mulai memasuki skala produksi industri. Diameter maksimum ingot adalah 1 m dan panjangnya 2 m. Prospek pengembangannya sangat menarik. Proses peleburan CCM dilakukan dalam wadah logam yang terdiri dari balok berbentuk busur atau tabung tembaga berpendingin air yang tidak bersifat konduktif satu sama lain. Keuntungan terbesar dari kombinasi ini adalah celah antara masing-masing dua blok merupakan medan magnet yang ditingkatkan, dan medan magnet kuat yang dihasilkan Pengadukan membuat komposisi kimia dan suhu menjadi konsisten, sehingga meningkatkan kualitas produk. Metode CCM menggabungkan karakteristik metode VAR dan peleburan induksi wadah bahan tahan api. Tidak memerlukan bahan tahan api dan elektroda, dan dapat memperoleh ingot berkualitas tinggi dengan komposisi seragam dan tidak ada kontaminasi wadah dalam satu proses peleburan. Dibandingkan dengan metode VAR, metode CCM memiliki keunggulan berupa biaya peralatan yang rendah dan pengoperasian yang mudah, namun saat ini teknologi tersebut masih dalam tahap pengembangan.
5. Metode peleburan Electroslag (disingkat metode ESR)
Metode ESR menggunakan tumbukan partikel bermuatan ketika arus listrik melewati elektroslag konduktif untuk mengubah energi listrik menjadi energi panas. Ini adalah proses peleburan dan pemurnian logam, sering digunakan untuk peleburan dan pemurnian suhu tinggi logam dan paduan dengan titik leleh tinggi, seperti baja, nikel, molibdenum, niobium, dll. Proses ini menggunakan energi panas yang dihasilkan oleh ketahanan terak terhadap melelehkan dan menghaluskan muatannya. Metode ESR menggunakan elektroda habis pakai untuk peleburan elektroslag dalam terak tidak aktif (CaF2). Dapat langsung dituang menjadi batangan dengan bentuk yang sama dan memiliki kualitas permukaan yang baik sehingga cocok untuk diolah langsung pada proses selanjutnya. Langkah-langkah umum metode peleburan electroslag:
Pengisian: Memuat logam atau paduan untuk dicairkan dan dimurnikan ke dalam tungku. Bahan-bahan ini biasanya dimasukkan ke dalam tungku dalam bentuk gumpalan atau bongkahan.

Pengapian Busur: Busur listrik dibuat di bagian atas tungku dengan dua elektroda (biasanya elektroda karbon). Temperatur tinggi yang dihasilkan oleh busur memanaskan logam hingga mencapai temperatur lelehnya.

Terak elektroforming: Terak logam yang membentuk beberapa lapisan dielektrik pada permukaan logam. Terak ini terdiri dari oksida logam dan terak logam lainnya, yang mengapung di permukaan logam dan mencegah difusi lebih lanjut.

Melewati arus: Melewati arus berintensitas tinggi melalui hambatan antara logam dan busur. Ini akan terus memanaskan logam sehingga menyebabkannya meleleh.

Oksidasi dan Pemurnian: Dalam elektroslag yang terbentuk pada permukaan logam, oksida dan pengotor lainnya bereaksi dengan logam dan dihilangkan atau dikurangi ke tingkat yang diinginkan. Ini membantu memurnikan logam ke tingkat yang diinginkan