Ειδικές απαιτήσεις και προκλήσεις για τήξη και χύτευση κράματος τιτανίου

Το τιτάνιο και τα κράματα τιτανίου παρουσιάζουν μοναδικά πλεονεκτήματα στον τομέα της χύτευσης, μπορούν να κατασκευάσουν άμεσα σύνθετα σχήματα εξαρτημάτων, αποφεύγοντας έτσι έναν μεγάλο αριθμό διαδικασιών μηχανικής επεξεργασίας. Αυτό το χαρακτηριστικό κάνει το τιτάνιο και το κράμα τιτανίου να αποδίδουν καλά όσον αφορά τη χρήση υλικών, το ποσοστό χρήσης των γενικών χυτών μπορεί να φτάσει το 45% και το ποσοστό χρήσης των χυτών ακριβείας είναι από 75% έως 90%. Αυτό είναι αναμφίβολα ένα τεράστιο πλεονέκτημα για το σχετικά ακριβό τιτάνιο και τα κράματα τιτανίου, τα οποία μπορούν να μειώσουν σημαντικά το κόστος παραγωγής και να βελτιώσουν την οικονομική απόδοση.

Ωστόσο, η διαδικασία χύτευσης των κραμάτων τιτανίου δεν είναι εύκολη. Επειδή τα κράματα τιτανίου έχουν εξαιρετικά υψηλή χημική δραστηριότητα σε τετηγμένη κατάσταση, μπορούν να αντιδράσουν με όλα σχεδόν τα πυρίμαχα και αέρια, γεγονός που αυξάνει σημαντικά τη δυσκολία χύτευσης. Ως εκ τούτου, η ανάπτυξη της διαδικασίας χύτευσης κράματος τιτανίου αντιμετωπίζει περισσότερες προκλήσεις από ότι ο χάλυβας, το αλουμίνιο, το μαγνήσιο και άλλα μέταλλα είναι πολύ πιο σοβαρά. Προκειμένου να διασφαλιστεί ότι τα κράματα τιτανίου δεν αντιδρούν με πυρίμαχα υλικά και αέρια κατά τη διαδικασία χύτευσης, οι διαδικασίες τήξης και έκχυσης πρέπει να εκτελούνται υπό αυστηρές συνθήκες. Συγκεκριμένα, η τήξη και η έκχυση των κραμάτων τιτανίου πρέπει να γίνεται υπό την προστασία αδρανούς αερίου ή σε περιβάλλον κενού. Αυτό μπορεί να απομονώσει αποτελεσματικά την επαφή μεταξύ του κράματος τιτανίου και του οξυγόνου, του αζώτου και άλλων αερίων στον αέρα και των πυρίμαχων υλικών, έτσι ώστε να αποφευχθούν περιττές χημικές αντιδράσεις. Προκειμένου να επιτευχθεί αυτή η απαίτηση, ο συνήθως χρησιμοποιούμενος εξοπλισμός χύτευσης περιλαμβάνει αναλώσιμο κενό κλίβανο συμπυκνωτή ηλεκτρικού τόξου. Αυτές οι συσκευές μπορούν να παρέχουν το απαραίτητο περιβάλλον κενού ή προστασία αδρανούς αερίου για να εξασφαλίσουν την ασφάλεια και την ποιότητα των κραμάτων τιτανίου κατά την τήξη και την έκχυση. Επιπλέον, κατά τη διαδικασία χύτευσης θα πρέπει επίσης να χρησιμοποιείται ένα χωνευτήριο χαλκού με εξαναγκασμένη ψύξη. Το χωνευτήριο χαλκού έχει καλή θερμική αγωγιμότητα και αντοχή στη διάβρωση και μπορεί να αντέξει αποτελεσματικά την υψηλή θερμοκρασία και τη χημική αντίδραση του τήγματος του κράματος τιτανίου. Αντίθετα, το χωνευτήριο από συνηθισμένα πυρίμαχα υλικά δεν μπορεί να αντέξει τη χημική δραστηριότητα του τήγματος του κράματος τιτανίου, επομένως δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για χύτευση κράματος τιτανίου.