Titaani ja titaanisulamite sulatus- ja valamisprotsess
Titaani ja titaanisulamite sulatus- ja valuprotsess on kaasaegse tööstuse väga oluline osa. Titaanil on suurepärased omadused, nagu madal tihedus, kõrge tugevus, hea korrosioonikindlus ja biosobivus, seetõttu kasutatakse seda laialdaselt kosmosetööstuses, laevaehituses, keemiatööstuses, meditsiiniseadmetes ja muudes valdkondades.
Titaani sulatamise ja valamise protsess hõlmab peamiselt tooraine ettevalmistamise, sulatamise, valamise ja järeltöötluse etappe. Esiteks nõuab tooraine ettevalmistamise etapp titaanimaagi rafineerimist, et saada puhast titaanmetalli. Seejärel pannakse titaanmetall sulatusahju, tavaliselt elektrikaarahju või elektriräbu ahju. Pärast sulatamise lõpetamist valatakse sula titaanmetall soovitud toote saamiseks valuvormi. Lõpuks vastavad titaanist tooted sellistele järeltöötlusprotsessidele nagu kuumtöötlus ja mehaaniline töötlemine nõutavatele jõudlusnõuetele.
Titaan on väga aktiivne metall. Vedelas olekus reageerib see väga kiiresti hapniku, lämmastiku, vesiniku ja süsinikuga. Seetõttu tuleb titaanisulamite sulatamine läbi viia kõrgvaakumi või inertgaasi (ar või ne) kaitse all. Kõik sulatamiseks kasutatavad tiiglid kasutavad vesijahutusega vasest tiigleid. Spetsiifiliste sulatusprotsesside jaoks on kolm peamist meetodit: (1) Mittetarbivate elektroodidega elektrikaarahju sulatamine. Sulami sulatamine toimub vaakumi või inertgaasi kaitse all. Selle protsessi käigus valmistatakse peamiselt elektroodid ette kuluvate elektroodide sulatamise teel. (2) Vaakumpahju sulatamisel kasutatakse titaanist või titaanisulamist valmistatud kuluelektroodi katoodina ja vesijahutusega vasest tiigli anoodina. Sula elektrood siseneb tiiglisse tilkade kujul, moodustades sulakogumi. Sulabasseini pinda soojendab kaar ja see on alati vedelas olekus. Ümbritsevad alad, kus põhi ja tiigel kokku puutuvad, on sunnitud jahtuma, mille tulemuseks on alt-üles kristalliseerumine. Sulabasseinis olev sulametall tahkub titaani valuplokkideks. (3) Vaakumtarbeelektroodi kestaga kaitstud sulatusseadme skeem. Seda tüüpi ahi on välja töötatud vaakumtarbeelektroodiga elektrikaarahju baasil. See on ahjutüüp erikujuliste detailide valamiseks, mis ühendab sulatamise ja tsentrifugaalvalamise. Selle suurim omadus on see, et vesijahutusega vasktiigli ja metallisulami vahel on õhuke tahke titaanisulamist kest, mis on nn kondensatsioonikest. See samast materjalist kondensatsioonikihi kiht toimib tiigli vooderdusena, moodustades titaanvedeliku säilitamiseks sulakogumi. , et vältida titaanisulami vedeliku saastumist tiigliga. Pärast valamist võib kadusse jäänud kondensatsioonikihi kihti edasi kasutada tiigli vooderdusena.
Titaani ja titaanisulamite sulatus- ja valamisprotsessis on mõned väljakutsed ja võimalused. Esiteks on titaanil kõrge sulamistemperatuur ning sulatusprotsess nõuab kõrgeid temperatuure ning kõrgeid nõudeid seadmetele ja energiale. Teiseks reageerib titaanmetall kergesti sulas olekus hapniku, lämmastiku ja muude elementidega, mille tulemuseks on lisandite sisalduse suurenemine ja toote kvaliteedi halvenemine. Seetõttu tuleb võtta asjakohaseid kaitsemeetmeid, nagu kaitse inertgaasiga. Lisaks tuleb titaani ja titaanisulamite sulatus- ja valamisprotsessis arvesse võtta ka toote kuju keerukust, mõõtmete täpsust ja pinnakvaliteedi nõudeid.
Kuid teaduse ja tehnoloogia pideva arenguga areneb pidevalt ka titaani ja titaanisulamite sulatus- ja valamisprotsess. Uute sulatusseadmete ja -tehnoloogia kasutuselevõtt on parandanud sulatamise efektiivsust ja toote kvaliteeti. Samal ajal on titaanisulamite sulamite disain ja modifitseerimistehnoloogia veelgi optimeerinud titaantoodete toimivust. Lisaks on titaani ja titaanisulamite sulatus- ja valuprotsess samuti väga jätkusuutlik ja keskkonnasõbralik ning on kooskõlas kaasaegse tööstuse arengutrendiga.
Lühidalt öeldes mängib titaani ja titaanisulamite sulatus- ja valamisprotsess olulist rolli ning sellel on laialdased kasutusvõimalused kaasaegses tööstuses. Teaduse ja tehnoloogia edenedes ning protsesside pideva täiustamise tõttu arvatakse, et titaani ja titaanisulamite sulatus- ja valuprotsess mängib edaspidises arengus olulisemat rolli.
