التكنولوجيا والآفاق الفنية لصهر مواد سبائك التيتانيوم مثل قضبان التيتانيوم وقضبان سبائك التيتانيوم -1

ومع تطور العلوم والتكنولوجيا وتحسين مستويات معيشة الناس،شريط التيتانيوم من الدرجة الخامسة يتم استخدامه بشكل متزايد في الإنتاج الصناعي والفضاء والدفاع الوطني والحياة اليومية، وبالتالي فإن متطلبات التيتانيوم وسبائك التيتانيوم c والأداء تتزايد. كلما ارتفع الصهر، فإن صهر المواد الخام لسبائك التيتانيوم هو بلا شك الرابط الأكثر أهمية والأكثر أهمية. تؤثر جودة صهرها بشكل مباشر على ما إذا كانت مؤشرات أداء المنتجات النهائية بعد المعالجة اللاحقة تلبي متطلبات المنتج، وبالتالي تعزيز تطوير تكنولوجيا الصهر الحديثة لسبائك التيتانيوم. وتشمل هذه تطوير تقنيات جديدة مثل الحزم الإلكترونية وأفران تبريد البلازما، والتي خلقت ظروفًا وأسسًا جيدة لتحسين الجودة المعدنية والخواص الميكانيكية لسبائك سبائك التيتانيوم.

1. طريقة ذوبان سبائك التيتانيوم

1.1 طريقة ذوبان فرن القوس الكهربائي المستهلك بالفراغ (يشار إليها بطريقة VAR)

مع تطور تقنية التفريغ وتطبيق أجهزة الكمبيوتر، سرعان ما أصبحت طريقة VAR تقنية إنتاج صناعية ناضجة لسبائك التيتانيوم من الدرجة الخامسة. يتم إنتاج معظم سبائك التيتانيوم وسبائكه اليوم بهذه الطريقة. السمات البارزة لطريقة VAR هي انخفاض استهلاك الطاقة، وسرعة ذوبان عالية وإمكانية تكرار نتائج ذات نوعية جيدة. تتمتع السبيكة المصهورة بطريقة VAR بتركيبة بلورية جيدة وتركيبة كيميائية موحدة. عادة، يجب صهر السبيكة النهائية بطريقة VAR. مطلوب مرتين على الأقل من إعادة الصهر.

إن إنتاج سبائك التيتانيوم بطريقة VAR يشبه بشكل أساسي العمليات التي تستخدمها الشركات المصنعة في جميع أنحاء العالم. يكمن الاختلاف في استخدام طرق ومعدات تحضير القطب الكهربائي المختلفة. يمكن تقسيم إعداد القطب إلى ثلاث فئات. يتم استبعاد عملية اللحام الكهربائي: والثاني هو الضغط على قطب كهربائي واحد ولحامه في قطب كهربائي مستهلك. ويتم لحامها في واحدة بواسطة لحام قوس الأرجون البلازما أو اللحام الفراغي؛ والثالث هو استخدام طرق صهر أخرى لتحضير أقطاب الصب.

الميزات التقنية ومزايا فرن VAR المتقدم الحديث:

(1) مدخلات الطاقة المحورية الكاملة، أي المحورية الكاملة على ارتفاع جسم الفرن، تسمى مصدر الطاقة المحوري، لتقليل حدوث الفصل؛

(2) يمكن ضبط المعايرة الكهربائية داخل البوتقة بدقة على المحور X/المحور Y؛

(3) مجهزة بنظام وزن كهربائي دقيق، يتم التحكم في معدل الذوبان تلقائيًا، مما يحقق ذوبان بسرعة ثابتة. ضمان جودة الصهر؛

(4) ضمان التكرار والاتساق في كل عملية صهر؛

(5) المرونة، أي أن الفرن الواحد يمكن أن ينتج مجموعة متنوعة من أنواع السبائك والسبائك كبيرة الحجم، والتي يمكن أن تزيد الإنتاجية بشكل كبير؛

(6) لديها اقتصاد جيد.

يمكن لطريقة "إمداد الطاقة المحورية" تجنب تسرب التحيز المغناطيسي الناجم عن تيار الإمداد غير المتوازن للبوتقة، وإضعاف أو إزالة التأثير الضار للمجال المغناطيسي المستحث على منتجات الصهر، وتحسين الكفاءة الكهربائية، وذلك للحصول على سبائك بجودة مستقرة.

الغرض من "الصهر بسرعة ثابتة" هو تحسين جودة السبيكة. يتم استخدام نظام التحكم الكهربائي المتقدم ومستشعر الوزن لضمان ثبات طول القوس ومعدل الذوبان الثابت أثناء عملية الصهر، وبالتالي التحكم في عملية التخثر. يمكن أن يمنع الفصل بشكل فعال ويضمن الجودة المتأصلة للسبائك.

بالإضافة إلى الخاصيتين المذكورتين أعلاه، فإن فرن VAR لصهر التيتانيوم الحديث قد حقق أيضًا فرن VAR واسع النطاق. يمكن لفرن VAR الحديث صهر السبائك الكبيرة التي يبلغ قطرها 1.5 مترًا ووزنها 32 طنًا. طريقة vAR هي المعيار لسبائك التيتانيوم والتيتانيوم الحديثة. طريقة الصهر الصناعي. لا تزال هناك التقنيات التالية التي يتعين حلها. أولاً، طريقة تحضير القطب الكهربائي. عملية إعداد القطب مرهقة للغاية. من الضروري استخدام مكبس باهظ الثمن للضغط على التيتانيوم الإسفنجي والسبائك الرئيسية وإعادة البقايا إلى قطب كهربائي كامل أو مفتاح كهربائي صغير واحد. يجب لحام القطب المفرد في قطب كهربائي مستهلك. في الوقت نفسه، من أجل ضمان توحيد تكوين القطب القابل للاستهلاك، من الضروري أيضًا تكوين المرافق المقابلة مثل القماش والوزن والخلط. ثانيًا، هناك عيوب معدنية عرضية مثل الفصل، مثل فصل التركيب وفصل التصلب. الأول يرجع إلى التوزيع غير المتكافئ لعناصر الشوائب أو عناصر صناعة السبائك في القطب. يتم إنتاجه عن طريق التصلب عندما يكون الصهر متأخرًا جدًا بحيث لا يتمكن من موازنة التوزيع؛ يرجع هذا الأخير إلى الشوائب العرضية عالية الكثافة (HDI) والشوائب منخفضة الكثافة (LDI)، ولا يمكن إذابة هذه الشوائب بالكامل أثناء عملية الصهر، مما يؤدي إلى عيوب معدنية ضارة للغاية مثل الشوائب.

1.2 طريقة صهر فرن القوس الفراغي غير القابل للاستهلاك (طريقة NC المبسطة) في الوقت الحاضر ، حل قطب النحاس المبرد بالماء محل القاذف الكهربائي الذهبي التنغستن والثوريوم التايواني أو البكرة الكهربائية الجرافيتية في المرحلة الأولية لصناعة التيتانيوم ، والتي حلت المشكلة مشكلة التلوث الصناعي، مما جعل طريقة NC أصبحت طريقة مهمة لصهر التيتانيوم وسبائك التيتانيوم، وقد تم استخدام أفران NC متعددة الأطنان تم العمل في أوروبا والولايات المتحدة. تنقسم الأقطاب الكهربائية النحاسية المبردة بالماء إلى نوعين: أحدهما ذاتي الدوران؛ والآخر هو المجال المغناطيسي الدوار، والغرض منه هو منع القوس من حرق القطب. يمكن أيضًا تقسيم أفران NC إلى نوعين: الأول هو صهر المواد الخام في بوتقات النحاس المبردة بالماء وصبها في سبائك في قوالب النحاس المبردة بالماء؛ والآخر هو إدخال المواد الخام بشكل مستمر في بوتقات النحاس المبردة بالماء من أجل الذوبان والتصلب.

مزايا صهر NC هي:

① يمكن حذف عملية الضغط على الأقطاب الكهربائية وأقطاب اللحام؛

② يمكن أن يجعل القوس يبقى على المادة لفترة طويلة، وبالتالي تحسين تجانس تركيبة السبيكة؛

③ يمكن استخدام المواد الخام ذات الأشكال والأحجام المختلفة، ويمكن إضافة 100% من المواد المتبقية أثناء عملية الصهر لتحقيق إعادة تدوير شريط التيتانيوم من الدرجة 5. وباعتبارها عملية صهر، فإن طريقة NC مفيدة جدًا من حيث تحسين معدل استرداد المواد المتبقية وخفض التكاليف. عادةً، يتم استخدام فرن NC وفرن VAR معًا لإعطاء الفرصة الكاملة لمزايا كل منهما.