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潍坊钛合金铸造是一项具有挑战性但应用前景广阔的工艺

来源:青岛拓普恩机械有限公司   发表时间: 2025/4/30 15:37:30
简要概述:钛合金铸件可用于制造飞机导向叶片、飞机叶轮以及发动机机匣支承等。钛合金安全无毒、无重金属析出,医疗辅助器械、人体假肢等多以铸造钛合金为材质。
潍坊钛合金铸造是一项具有挑战性但应用前景广阔的工艺,以下从工艺特点、铸造方法、应用领域、发展趋势及注意事项几个方面展开介绍:
工艺特点
高化学活性:钛合金在熔融状态下具有高化学活性,需与常用耐火材料发生化学反应,熔炼和铸造成形难度大,必须使用专用的造型材料、造型工艺以及熔炼与铸造设备。
收缩与缩孔:金属及合金的收缩体现在金属从液态冷却至低温时体积和线性尺寸上的变化。工业纯钛的线收缩率为1.0% - 1.1%,钛合金的线收缩较工业纯钛大,例如Ti - 6Al - 4V线收缩率为1.2% - 1.5%,Ti - 5Al线收缩率为1.45% - 1.6%。金属的体积收缩反应在铸件缩孔、缩松缺陷的大小,铸造钛合金凝固期内的收缩与结晶间隔、冷却速度及气体析出情况有关。
形成气体缺陷的倾向性:钛属活泼金属,对气体的亲和力很大,在熔炼浇注过程中,熔融钛吸收气体的来源很多,如炉料中含有的吸附气体、真空度不高时炉内的残余气体和漏气时进入炉内的气体等。钛合金铸件产生气体缺陷的程度与浇注温度有关,浇注温度低,在铸件中容易形成较多的气体缺陷,并且在铸件上部比较严重;随着浇注温度的升高,气体缺陷有所下降,但在一定条件下,过高的温度使得液态与铸型反应加剧,使铸件气体缺陷变得更加严重。
抗裂性:铸件在凝固冷却过程中由于收缩、相变与铸件不同部位的温差所引起的铸造应力,会导致裂纹产生,一般分为热裂纹与冷裂纹。钛及钛合金具有较高的抗热裂的特性,甚至采用无退让性的石墨型芯时,也能获得无热裂的钛铸件。表面裂纹是钛铸件最常见的缺陷,按其形态及形成条件,表面裂纹应属于冷裂纹。
铸造方法
熔模精密铸造:即过去的失蜡法铸造,是一种将切削降低到最小的铸造工艺,适用范围广,生产出的铸件比其他铸造方法尺寸更精准、表面质量更高,特别适合用于铸造结构复杂、加工困难、耐高温的铸件,不仅能明显提升钛合金的性能和利用率,还能有效降低生产成本。
金属型铸造:在钛合金铸造领域中,用作铸型的金属材料主要有铜、钢、铸铁、钨、钼等,与石墨加工型一起统称为硬模系统。由于存在着工艺上的分型等难点,这种方法很难制造出复杂形状的钛铸件,而大多只在特定的铸件上使用。
金属面层陶瓷型壳铸造:采用难熔金属钨粉作为耐火材料,金属钨的熔点高,与钛液接触时化学稳定性好,但是钨粉应具有较高的纯度,杂质含量不能超过规定标准,否则将影响钛铸件的品质。钨面层熔模型壳必需采用溶剂脱蜡,而且在特制的脱蜡槽中进行,对人体健康有很大的伤害,同时也污染环境。
离心铸造:通过离心铸造工艺可制备Φ300×6000mm级管状铸锭,壁厚公差控制在±1.5mm以内。
应用领域
航空航天:在航空领域,钛合金铸件可用于制造飞机导向叶片、飞机叶轮以及发动机机匣支承等。我国自主研制的国产大飞机C919就采用了大量钛合金铸件制造机身外壳。未来随着我国航空航天技术不断进步,钛合金铸件应用需求将进一步增长。在航天领域中,潍坊钛合金铸件主要用于导弹、航天飞机飞船、人造卫星等。
汽车制造:可用于制造汽车发动机的关键零部件等,有助于减轻汽车重量,提高燃油效率和性能。
船舶制造:凭借其耐腐蚀等特性,可用于制造船舶的一些重要部件,提高船舶的可靠性和使用寿命。
医疗卫生:钛合金安全无毒、无重金属析出,医疗辅助器械、人体假肢等多以铸造钛合金为材质。牙科医疗中几乎全部试用过的牙科医疗铸件由工业纯钛和Ti - 6Al - 4V合金制成,具有良好生物相容性、机械性能和抗腐蚀性能。
石油化工:钛和钛合金耐腐蚀,石油化工等行业中的容积泵、换热器、压缩机和反应器等大型设备常采用耐腐蚀的钛铸件,市场需求大。
运动休闲:钛及钛合金密度小、性能好,用于高尔夫球杆、球头、网球拍、羽毛球拍和钓具等运动器械,产品重量轻、质量有保障,深受大众欢迎。
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