מהם התהליכים המעורבים בהתכה ויציקה של מטילי טיטניום?

תהליך ההיתוך והיציקה של מטילי טיטניום כולל בעיקר שלבים מרובים כגון זיקוק חומרי גלם, זיקוק, הכנת עובש, צרור אלקטרודות, התכה, יציקה, קירור וניקוי. להלן שלושת התהליכים העיקריים של תהליך ההיתוך והיציקה של מטיל טיטניום: אצווה, צרור אלקטרודות והקדמת יציקה:
1. זיקוק חומרי גלם:
תהליך ההיתוך והיציקה של מטילי טיטניום מתחיל בזיקוק חומרי גלם. באופן כללי, חומרי הגלם העיקריים הם עפרות טיטניום, כגון רוטיל, אילמניט וכו'. עפרות אלו צריכות לעבור תהליכים כמו הטבת עפרות וריסוק כדי להפיק טיטניום דו חמצני (TiO2) בטוהר גבוה יותר.
טיטניום דו חמצני המתקבל מזוקק לטיטנאט כלור בטוהר גבוה באמצעות שיטות כגון אטמוספרה, ממס או תגובה כימית. תהליך זה כולל גם סדרה של הפרדות, טיהורים ותגובות כימיות כדי להבטיח שלתוצר הסופי יש את הטוהר הנדרש. סגסוגת טיטניום קובעת את חלקם של יסודות הסגסוגת על פי העקרונות הבאים:
(1) טווח התנודות המותר של יסודות הסגסוגת ותכולת הטומאה וטווח ההרכב האופטימלי הנדרש לסגסוגת להשגת ביצועים מיטביים;
(2) שיטת ההתכה ומספר זמני ההתכה;
(3) שיעור אובדן השריפה וקצב האידוי של יסודות סגסוגת במהלך תהליך התכת פסולת ואקום;
(4) שיטות הוספה ותכונות פיזיקליות של יסודות סגסוגת.
באופן כללי, עבור אלמנטים עם שיעור אובדן הצתה גבוה ותנופה קלה, פרופורציות הרכיבים שלהם צריכות להיות קרובות או לחרוג מהגבול העליון, בעוד שעבור אלמנטים שפחות מועדים לאובדן נידוף, פרופורציות הרכיבים שלהם צריכות להיות בטווח האמצעי של הדרישה. טווח.
2. עיכוב בלוקים של אלקטרודות
הכנת עובש:
הכנת תבנית מתייחסת להכנת התבנית ליציקה, כלומר הצורה הסופית של מטיל הטיטניום. בדרך כלל, זה כרוך בשימוש בתבניות חול מיוחדות או חומרים אחרים עמידים לטמפרטורה גבוהה כדי להכין את התבנית המתאימה לצורת המוצר הסופי. הדרישות העיקריות לאלקטרודות בהתכה מתכלים הן:
(1) חוזק מספיק;
(2) מוליכות מספקת;
(3) ישרות;
(4) יסודות הסגסוגת באלקטרודה מפוזרים באופן סביר;
(5) ללא לחות וזיהום.
קיימות שתי שיטות להכנת אלקטרודות אינטגרליות: לחיצה (מחולקת גם לכבישה אנכית וכבישה אופקית) ואקסטרוזיה (מחולקת גם לאופקי ואנכי). השיטה הנפוצה יותר היא שיטת הדיכוי.
הצפיפות של בלוק האלקטרודה קשורה לחומר הגלם שנלחץ. באופן כללי, צפיפות בלוק האלקטרודה חייבת להיות גדולה מ-3.2g/cm3 כדי לעמוד בדרישות ההיתוך. בדרך כלל, נעשה שימוש במכבש בלחץ של 300 עד 500MPa.
ריתוך מכלול אלקטרודות הוא להרכיב ולרתך בלוקי אלקטרודה בודדים דחוסים לאלקטרודות בחתך ובאורך הנדרשים להמסת קשת מתכלה. ריתוך פלזמה מוגן ארגון, ריתוך פלזמה ואקום וריתוך קרן אלקטרונים משמשים לעתים קרובות בתעשייה. על מנת למנוע ערבוב של תכלילים במשקל סגולי גבוה, בדרך כלל לא נעשה שימוש בריתוך קשת טונגסטן. הטוהר של גז ארגון לריתוך הוא 99.99%.
3. התקופה מתחילת אספקת החשמל ועד להשלמת כל ההתכה של המטען (למעט גשר הקשת המוצק מעל הבריכה המותכת) נקראת שלב התכת המטען.
בשלב מוקדם של ההתכה, ההתנגדות הספציפית של המטען החדש שנוסף היא גדולה, האלקטרודות נמצאות במגע ישיר עם המטען, והמטען מחומם על ידי חום ההתנגדות של המטען. בשלב זה, זרם הכניסה קטן אך יציב יחסית, וחימום הנגדים שולט בתקופה זו. אבל זה לא נמשך זמן רב. כאשר המטען מתחת לאלקטרודה נמס ויוצר שלוש "בריכות מותכות של כור היתוך", נוצר חום קשת בין האלקטרודות ל"בריכת כור ההיתוך", מחמם את המטען, והבריכה המותכת מתרחבת החוצה בהדרגה עד לחיבור שלוש האלקטרודות. "בריכת ההמסה הגדולה". במהלך המעבר מ"בריכת כור ההיתוך" ל"בריכה מותכת גדולה", עקב הפחתת חומר התנור הבלתי נמס, ההתנגדות הספציפית שלו הולכת וקטנה בהדרגה, כך שחום ההתנגדות של חומר התנור יורד בהדרגה; וחום הקשת בין האלקטרודה ל"בריכת הכור ההיתוך" שיעור התפוקה עולה בהדרגה. כחצי שעה מתחילת ההמסה, חום הקשת הופך להיות דומיננטי. "תקופת המעבר" הנזכרת לעיל היא תקופה לא יציבה של התכה של סיגי טיטניום גבוהים. ראשית, מכיוון שההתנגדות של הקו שדרכו עובר הזרם (אלקטרודה → בריכת כור היתוך → חומר כבשן לא נמס → בריכת כור היתוך → אלקטרודה) משתנה עם הזמן; שנית, החומר המוצק מעל "בריכת כור ההיתוך" קורס לעתים קרובות לתוך הבריכה המותכת, גורם לתגובות אלימות, גורם לרתיחה של הסיגים. יתרה מכך, תופעת "התמוטטות החומר-סיגים רותחים" אינה סדירה.