Quando si fondono lingotti di titanio e leghe di titanio utilizzando un forno ad arco consumabile sotto vuoto, se alcuni fattori non vengono adeguatamente controllati, sulla superficie dei lingotti possono formarsi difetti come giunti freddi, inclusioni e porosità. Per prevenire questi difetti e migliorare la qualità metallurgica del titanio e dei lingotti in lega di titanio, è necessario prestare particolare attenzione ai seguenti quattro aspetti nella produzione:
Quattro aspetti del titanio e dei lingotti in lega di titanio nella produzione
Garantire una composizione chimica uniforme in cui il contenuto di vari elementi leganti non solo soddisfi i requisiti standard ma rimanga anche costantemente controllato a un livello ottimale.
Controllare il contenuto delle principali impurità come Fe, O, ecc., entro intervalli appropriati, garantendo al contempo che le altre impurità siano conformi ai requisiti standard.
Garantire l'assenza di impurità, segregazione, porosità da gas, crepe, ritiro e allentamento all'interno dei lingotti.
Ottenere una superficie liscia per i lingotti senza giunti freddi, rughe o altri difetti superficiali. Ridurre al minimo il ritiro della testa e ottenere un'elevata resa di lingotti finiti.
Per garantire il controllo di qualità di ciascun processo di produzione per i quattro aspetti sopra indicati, è essenziale concentrarsi sul controllo di qualità in ogni fase del processo di produzione.
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Selezione delle materie prime
Le materie prime primarie per la fusione di lingotti in lega di titanio sono la spugna di titanio e le leghe intermedie. Nella produzione, vengono impiegati metodi di setacciatura per rimuovere le particelle di spugna di titanio eccessivamente grandi e piccole, garantendo una distribuzione granulometrica più uniforme.
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Miscelazione
Innanzitutto occorre determinare la composizione chimica del lingotto. Le principali proporzioni elementari dovrebbero tenere conto sia dei limiti superiori che inferiori, cercando di avvicinarsi il più possibile ai valori target. Gli elementi di impurità devono essere mantenuti il più bassi possibile e non devono superare i valori specificati.
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Miscelazione e compressione
Per garantire la massima uniformità della composizione chimica all'interno dello stesso lingotto è necessario omogeneizzare le materie prime mediante miscelazione. Le materie prime miscelate uniformemente vengono quindi compresse in blocchi di elettrodi utilizzando una pressa per olio.
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Preparazione degli elettrodi
I blocchi di elettrodi, dopo l'assemblaggio e la saldatura, danno origine ad elettrodi consumabili per il processo di fusione primaria. I metodi di saldatura prevedono principalmente la saldatura ad arco di idrogeno o la saldatura al plasma. Durante la saldatura è opportuno applicare un'adeguata protezione, preferibilmente in atmosfera di gas inerte o all'interno di una camera di saldatura, per prevenire la formazione di ossidi e nitruri refrattari.
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Processo di fusione
Il processo di fusione rappresenta una fase critica nell'intera produzione di lingotti di titanio e leghe di titanio. I parametri di processo primari che incidono in modo significativo sulla qualità del lingotto durante la fusione includono corrente, tensione, ampiezza della corrente dell'arco stabile e durata dell'agitazione dell'arco stabile.
