فرآیند کامل تولید از اسفنج تیتانیوم تا شمش تیتانیوم

فرآیند کامل تولید از اسفنج تیتانیوم تا شمش تیتانیوم

اسفنج تیتانیوم دارای ساختار لانه زنبوری متخلخل و شل است و نمی توان مستقیماً برای پردازش عمیق مانند نورد و آهنگری از آن استفاده کرد. برای حذف ناخالصی‌ها، از بین بردن تخلخل، و تشکیل شمش‌های تیتانیوم متراکم و یکنواخت (شمش‌های تیتانیوم خالص و شمش‌های آلیاژ تیتانیوم) باید از طریق ذوب خلاء در دمای بالا متراکم شود. در حال حاضر، ذوب مجدد قوس خلاء (VAR) جریان اصلی فرآیند صنعتی است. برای شمش‌های تیتانیوم درجه‌-هوا فضا و پزشکی{5}}، ذوب سرد پرتو الکترونی (EBCHM) برای خالص‌سازی بیشتر استفاده می‌شود. فرآیند تولید استاندارد کامل در زیر توضیح داده شده است.

1. پیش پردازش مواد خام: خرد کردن، غربالگری و مرتب سازی

توده های اسفنج تیتانیوم تولید شده توسط احیا و تقطیر تحت خرد کردن مکانیکی، غربالگری و دسته بندی دستی قرار می گیرند. لایه های اکسید سطحی، آخال ها، کلرید منیزیم باقیمانده و مواد تغییر رنگ داده شده حذف می شوند. این اسفنج بر اساس درجه های استاندارد ملی (MHTi0 / MHTi1~MHTi4) با کنترل دقیق اکسیژن، نیتروژن، کربن، آهن و سایر ناخالصی های کلیدی طبقه بندی می شود تا از خلوص مواد خام اطمینان حاصل شود. رطوبت باقیمانده و گاز جذب شده در منافذ اسفنج تیتانیوم به طور کامل حذف می شود تا جذب گاز کاهش یابد و از نقص تخلخل در طی ذوب بعدی خلاء جلوگیری شود.

2. بچینگ و مخلوط کردن: تیتانیوم خالص و تناسب آلیاژ

برای تولید شمش تیتانیوم خالص، اسفنج تیتانیوم با خلوص بالا-در درجه مربوطه به عنوان تنها ماده خام استفاده می‌شود. برای شمش های آلیاژی مانند TC4 و TA10، آلیاژهای اصلی آلومینیوم{4} وانادیم و سایر افزودنی های فلز خالص دقیقاً مطابق با استانداردهای ترکیب شیمیایی تناسب دارند. برای جلوگیری از آلودگی ثانویه، همه عملیات در یک محیط تمیز و کم{6}}گرد و غبار انجام می شود. این امر ترکیب شیمیایی یکنواخت و قوام دسته‌ای پایدار هر کوره را تضمین می‌کند که با استانداردهای مواد نهایی{8} ASTM و GB/T مطابقت دارد.

3. تشکیل فشرده سازی: آماده سازی الکترود مصرفی

ذرات اسفنج تیتانیوم متناسب و افزودنی‌های آلیاژی از طریق پرس ایزواستاتیک سرد یا پرس قالب در قالب‌های الکترود طولانی{0} با چگالی بالا و فشرده فشرده می‌شوند. فرآیند تراکم منافذ شل را از بین می برد و تراکم الکترود را بهبود می بخشد و از ایجاد قوس پایدار و تغذیه مداوم در طول ذوب اطمینان می دهد. این به طور موثر از شکستن قوس، فروپاشی مواد و جداسازی قطعات جلوگیری می کند.

4. مونتاژ الکترود و جوشکاری خلاء

قطعات الکترود فشرده چندگانه مونتاژ می‌شوند و با جوش آرگون در خلاء-به یک الکترود کامل قابل مصرف جوش داده می‌شوند. جوش ها بدون عیب و نقص بازرسی می شوند تا از عدم وجود ترک یا آخال اطمینان حاصل شود. سپس سطح الکترود به خوبی صیقل داده می شود تا لایه های اکسیدی، سوراخ ها و آلاینده های نفتی از بین برود، منابع آلودگی سطحی از بین برود و خلوص ذوب اولیه حفظ شود.

5. ذوب مجدد قوس خلاء (فرایند هسته)

الکترود مصرفی تمام شده در یک کوره ذوب مجدد قوس خلاء (VAR) بالا می رود. کوره مهر و موم شده و در خلاء بالا تخلیه می شود تا هوا، رطوبت و ناخالصی های گازی باقیمانده حذف شود. پس از رسیدن به سطح خلاء استاندارد، قوس الکتریکی بین الکترود و بوته مسی سرد{2}}آب مشتعل می‌شود. در دمای بسیار{4}بالای بالای 1700 درجه، الکترود تیتانیوم به تدریج ذوب می‌شود و مایع تیتانیوم مذاب به داخل بوته می‌چکد.

محیط{0}}خلاء بالا به طور موثر هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن و کلرید منیزیم باقیمانده را حذف می‌کند. بوته خنک شده با آب، انجماد تدریجی تیتانیوم مذاب را امکان پذیر می کند و شمش های تیتانیوم استوانه ای متراکم، بدون منافذ-و یکنواخت را تشکیل می دهد. شمش‌های تیتانیوم صنعتی پیشرفته معمولاً فرآیندهای ذوب مجدد ثانویه یا ثالثی را برای همگن کردن بیشتر ترکیبات شیمیایی، اصلاح ساختار دانه‌ها و حذف کامل عیوب داخلی اتخاذ می‌کنند.

6. خنک کننده، تخریب و تکمیل سطح

پس از ذوب، کوره به آرامی تحت فشار خنک می شود تا از تنش داخلی و ترک ناشی از افت سریع دما جلوگیری شود. پس از خنک شدن به دمای اتاق، شمش از قالب خارج می شود. درمان های سطحی بعدی شامل لایه برداری پوست، چرخاندن و آسیاب کردن برای از بین بردن اکسیداسیون سطحی، لایه های ناهموار، ریزترک ها و پوسته پوسته شدن، تضمین ظاهر صاف و ابعاد استاندارد می شود.

7. NDT و بازرسی فیزیکی و شیمیایی

آزمایش های جامع کیفیت بر روی شمش های تمام شده انجام می شود. تست اولتراسونیک عیوب داخلی مانند تخلخل، شلی، آخال و ترک را تشخیص می دهد. تجزیه و تحلیل طیف نوری ترکیب شیمیایی ماتریس تیتانیوم و عناصر آلیاژی را تأیید می کند. محتوای ناخالصی اکسیژن، نیتروژن، کربن، هیدروژن و آهن همراه با یکنواختی دانه و تأیید خواص مکانیکی به شدت آزمایش می شود. فقط شمش ​​هایی که تمام استانداردها را رعایت می کنند واجد شرایط هستند.

8. اندازه، برش و انبارداری

اندازه شمش های تیتانیوم واجد شرایط مطابق با نیاز مشتری-می باشد. هر دسته با شماره کوره، شماره دسته، درجه مواد، مشخصات و گزارش های بازرسی قبل از انبار مشخص شده است. شمش های تیتانیوم تمام شده را می توان بیشتر آهنگری، نورد و اکسترود کرد به میله های تیتانیوم، صفحات، لوله ها، آهنگرها و سایر محصولات، که به طور گسترده در صنایع هوافضا، کاشت پزشکی، نیمه هادی ها، مقاومت در برابر خوردگی شیمیایی و صنایع انرژی های جدید استفاده می شود.

خلاصه فرآیند (فلوچارت مختصر)

خرد کردن و مرتب سازی ← دسته بندی دقیق ← تراکم الکترود ← جوش و مونتاژ الکترود ← ذوب مجدد قوس خلاء ← خنک کننده و تخریب ← لایه برداری و تکمیل سطح ← NDT و فیزیکی-آزمایش شیمیایی ← اندازه گیری و شمش تیتانیوم تمام شده