Изготовление отливок из титановых сплавов

Титан является тугоплавким металлом, который в расплавленном состоянии активно взаимодействует с кислородом, азотом, водородом и углеродом, в связи с чем его плавку необходимо вести в вакууме или среде защитных газов.

Широко распространены графитовые формы. Их изготовляют из смесей, в состав которых входят в качестве основы графит, в качестве связующего - смолы, пеки. Изготовленные формы после выдержки на воздухе от 8 ч до 3 суток подвергают сушке при температуре 120 °С и обжигу в восстановительной атмосфере при 700 - 980 °С в течение 1…24 ч. При этой температуре связующее коксуется и из формы практически полностью удаляются все летучие вещества. Применяются и оболочковые графитовые формы с фенолоформальдегидной смолой в качестве связующего. Мелкие сложные тонкостенные отливки из титановых сплавов получают в формах, изготовленных по выплавляемым моделям. В состав суспензии входит высокодисперсный графитовый порошок и связующее на основе фенолоформальдегидных смол, а в качестве обсыпочного материала - зернистый графит.

Отливки из титановых сплавов изготавливают литьѐм в графитовые прессованные формы, оболочковые формы, или формы, полученные по выплавляемым моделям.

Плавка цветных металлов и сплавов в зависимости от их свойств (температуры плавления, химической активности и т, п.) и масштабов производства плавятся в индукционных, вакуумно-дуговых, вакуумных электронно-лучевых печах. Плавку тугоплавких металлов и сплавов ведут в вакууме или в среде защитных газов.

После плавки производится улучшение качества расплавленного металла (расплав модифицируется, легируется и рафинируется).

Модифицирование – введение в жидкий расплав тугоплавких частиц - модификаторов

(нитридов, карбидов) в сотых или десятых долях процента от массы жидкого металла. Модификаторы либо образуют новые центры кристаллизации, либо, осаждаясь на поверхности уже образовавшихся зерен, сдерживают их рост. Введение модификаторов способствует получению мелкозернистой структуры, что улучшает механические свойства отливки (мелкозернистая структура повышает пластичность, ударную вязкость).

ЛЕКЦИЯ 8. ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ  МЕТАЛЛОВ  ДАВЛЕНИЕМ

Обработка материалов давлением (ОМД) – технологический процесс получения заготовок или деталей в результате силового воздействия инструмента на исходную заготовку.

Получаемое изделие – прокат; поковки, полученные ковкой и штамповкой; профили, полученные прессованием и волочением.

Исходная заготовка - квадратные, прямоугольные или многогранные слитки, кованые заготовки.

Сущность процесса: в результате силового воздействия инструмента на металл под воздействием инструмента происходит смещение атомов металла на определенные расстояния. Если эти расстояние не превышают параметров кристаллической решетки (расстояния между атомами в кристаллической решетки), в теле возникают упругие деформации, исчезающие после снятия внешней нагрузки. Если эти расстояния превышают расстояния между атомами в кристаллической решетке, в теле возникают пластические деформации, не исчезающие после снятия внешней нагрузки. При этом, если силовое взаимодействие между атомами не нарушается (не разрушаются связи между ними), деформация проходит без нарушения сплошности тела. В противном случае происходит нарушение сплошности материала и в теле возникают надрывы и трещины. ОМД основана на пластической деформации металла без нарушения его сплошности.

ОМД может выполняться в холодном, полугорячем и в горячем состояниях. При обработке в холодном состоянии металл перед обработкой не нагревается. При полугорячей обработке металл нагревается незначительно     (Тнагрева < 0,3Тплавления). При горячей обработке металл нагревается до температур    Тнагрева ≥ 0,3 Тплавления (температура плавления Тплавления ≈ 1530-1550 °С). Нагрев заготовок обеспечивает высокую пластичность, высокое качество готового продукта и получение требуемой структуры. Но при этом необходимо строгое соблюдение режимов нагрева. Нагрев металла перед обработкой давление осуществляют в пламенных и электрических печах.