钛及钛合金铸件生产过程
钛及钛合金铸造工艺流程
钛及钛合金铸造工艺流程1. 简介钛及钛合金是一种重要的结构材料，广泛应用于航空航天、船舶制造、化工等领域。
铸造是一种常用的钛及钛合金加工方法，它能够生产出复杂形状且具有优良性能的零件。
本文将介绍钛及钛合金的铸造工艺流程。
2. 材料准备首先，需要准备好所需的铸造原料，包括钛及钛合金的粉末、添加剂以及其他合金元素。
这些原料需要经过严格的质量检验和筛选，以确保其纯度和质量符合要求。
3. 配料和熔炼在材料准备完成后，需要按照比例将钛及钛合金粉末和其他添加剂进行配料。
配料过程需要严格控制各种元素的含量，以满足零件的使用要求。
接下来，将配料好的粉末在真空或惰性气氛下进行熔炼。
这种熔炼方法可以有效地避免氧化反应，保证钛及钛合金的纯度。
通过控制熔炼温度和时间，可以使合金达到所需的化学成分。
4. 铸型设计和制备在熔炼完成后，需要设计和制备合适的铸型。
铸型的设计需要考虑到零件的形状、尺寸以及复杂度。
制备铸型的材料通常是石膏、陶瓷或金属，这些材料需要具有较高的耐热性和耐腐蚀性。
5. 铸造铸造是将已熔融的钛及钛合金浇注进铸型中，使其在特定的温度下凝固成型的过程。
在铸造过程中，需要控制浇注温度、浇注速度和浇注压力，以确保零件的密度和质量。
6. 除砂和清理当零件凝固完成后，需要进行除砂和清理工作。
这个工序的目的是去除铸件表面的毛刺、砂痕和氧化物等杂质，使铸件表面光滑。
7. 热处理对于一些具有特殊性能要求的钛及钛合金铸件，还需要进行热处理。
热处理可以改善零件的力学性能和耐腐蚀性能，使其达到设计的要求。
常用的热处理方法包括退火、固溶处理和时效处理等。
8. 检验和修复完成全部工艺后，需要对铸造零件进行严格的检验。
常用的检验方法包括外观检查、尺寸测量和化学成分分析等。
如果有任何缺陷或不合格情况，需要进行修复。
9. 成品处理和包装最后，对经过检验合格的铸件进行成品处理和包装。
这包括去除表面氧化层、打磨抛光以及采用适当的防护材料进行包装，以确保产品的安全运输和储存。
钛合金的熔炼工艺-电子束冷床熔炼法(EBCHR)
钛合金的熔炼工艺-电子束冷床熔炼法（EBCHR）真空自耗电弧熔炼一直是钛合金的主要熔炼方法。
为了提高航空发动机用钛合金铸锭成分的均匀性和尽可能消除偏析等缺陷，一般采用三次真空电弧熔炼。
但研究证明，真空电弧熔炼消除钛合金中的高密度夹杂（HDI）和低密度夹杂（LDI）的能力有限。
而这两种缺陷是钛合金零部件的疲劳裂纹源，降低了零部件的使用寿命。
若用于航空发动机，可能引起重大事故。
因此美国在20世纪80年代开始研究开发一种熔炼钛合金的新工艺———冷床熔炼（Cold Hearth Melting，简称CHM）技术。
根据热源的不同，冷床熔炼可以分为电子束冷床熔炼（Electron Beam Hearth Melting，简称EBCM 或Electron Beam Cold-Hearth Remelting，简称EBCHR）和等离子束冷床熔炼（Plasma Arc Cold Hearth Melting，简称PACHM）两种熔炼方式。
冷床炉熔炼技术独特的熔炼方式，可以有效消除钛合金中的各种夹杂物，解决了长期困扰钛工业界的一大难题，因此，冷床熔炼技术可以认为是钛合金熔炼技术发展史上的一次飞跃。
冷床熔炼就是在冷坩埚（水冷坩埚）熔炼技术的基础上，再加上电子束或等离子束的高温外加热源作用的结合。
所谓冷床实际就是凝壳熔炼的坩埚，冷床熔炼就是凝壳熔炼的新发展。
1905年，德国的西门子（Siemens）公司和Haisko用电子束熔炼钽首次获得成功，但由于当时世界的真空技术发展水平还很有限，从而阻碍了电子束熔炼技术的发展。
真正将电子束熔炼技术推向商业化是在1957年，Temescal冶金公司利用电子束熔炼钛锭。
之后Temescal冶金公司大力发展电子束熔炼技术，在20世纪60年代初期，该公司利用横向电子枪熔炼炉制备了直径80mm的钽锭和钨锭以及直径127mm、重数百公斤的钛锭。
20世纪80年代，现代轴向电子枪取代了早期的横向电子枪，使得电子束熔炼炉的产能得到真正意义上的大幅提高。
钛合金的熔炼与制备
钛合金的熔炼与制备钛合金是一种具有高强度、低密度、优异的抗腐蚀性能和良好的高温强度的先进材料。
它广泛应用于航空、航天、化工、汽车和医疗等领域。
钛合金的熔炼与制备是其获得优异性能的关键。
本文将介绍该过程的基本情况以及其发展趋势。
一、钛合金的熔炼钛合金通常使用熔模铸造、真空电弧熔炼和粉末冶金等方式进行制备。
其中熔模铸造和真空电弧熔炼是最常用的方法。
下面将对这两种方法进行详细介绍。
1、熔模铸造熔模铸造又称熔模法或精密铸造法，是指钛合金加入铸造模中，利用热力学原理使金属熔融并凝固成型的一种工艺。
该方法适用于生产中小型、复杂、精密钛合金铸件。
使用熔模铸造方法加工的钛合金件具有较高的成形精度和良好的表面质量，而且可以制造出形状和重量特殊的零部件。
但是，这种方法的缺点是成本高、制造周期长并且机械性能较差。
2、真空电弧熔炼真空电弧熔炼是指采用电弧在真空或惰性气氛下将钛合金熔化，然后将熔融合金浇注成型。
真空电弧熔炼的工艺流程与普通的真空熔炼方法相似。
在制备钛合金材料时，真空电弧熔炼是最常用的方法之一。
它可以用来制备各种不同种类的钛合金材料，提供多种材质选择，有一定的成本优势和高效性。
然而，使用这种方法制备的钛合金材料容易出现完全凝固并且内部不均的现象，影响其机械性能和成型质量。
二、钛合金的制备粉末冶金是目前制备钛合金的主要技术之一。
粉末冶金是一种通过混合、成型和烧结等多个工序制备金属或合金件的方法。
它利用粉末状的钛合金材料制备成型零件。
粉末冶金制备钛合金零件的过程主要包含以下几个步骤：粉末钛合金的混合、制备成型件、烧结、热处理以及表面处理。
该方法有很多优点，例如可以制造出形状复杂、成分一致、精度高的零件。
此外，其还具有成本低、资源利用率高、环境友好等优势。
不过，这种方法的缺点是进行成型需要较高的成型压力，以及制造过程中可能会产生残余应力、孔隙和裂纹等缺陷，从而影响材料的结构和性能。
三、结论钛合金的熔炼和制备是生产高品质钛合金制品的关键。
钛合金铸造设备与工艺
3) 离心铸造装置
生产用凝壳炉的离心铸造装置都采用立式离心铸造机 （见图4）。离心机的转速范围为0～600转／分。离 心盘直径的大小取决于炉膛的尺寸和炉子的容量，一 般为600～1600mm。
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清铸华造大培学训 4)电极传动机构和控制系统
在熔炼和装炉过程中用以调节及传动电极杆升降的机构，电 极传动有双电动机单式差动和多电动机复式差动齿轮传动两 种方式（见图14a）（见图14b）。
1 自耗炉
图2为真空自耗炉的结构示意图。 图3为自耗炉的外观。
1
清铸华造大培学训
图2 真空自耗炉的结构示意图 1-电极传动机构 2-熔炼炉室 3-熔炼电源 4-母排
/电缆 5-电极导杆 6-铜坩埚/冷却水套 7-真空系统 8-X-Y.调节 9-负载传感系统
图3 自耗炉的外观
2 凝壳炉
图4为真空自耗电极电弧凝壳炉及其主要构成组件的结构示 意图，由图4可见，它的基本结构和组成构件与真空自耗电 极电弧熔炼炉大致相似，但在某些重要构件和构成组件的 配置上有很大不同的。两者的区别在于，凝壳炉：
型（750kg）立式凝壳炉
图6 德国LEYBOLD.AG公司设计制造的L300SM立式凝壳炉的外观［11］
2
清铸华造大培学训
图7 L300SM立式凝壳 炉的内部详细结构示意图
1-电极快速提升机构 2-电源电缆 3-电源 4-电极导杆 5-自耗电极 6-坩埚 7-炉门与坩埚滑车 8-离心铸造装置 9-真空系统 10-型模 11-抽气口
图29 不够长的电极与端头残极的螺纹连接示意图 1.电极安装头 2-自耗电极 3-中间连接螺杆 4-自耗残极 5-阴螺纹
a
b
图30 回炉料制成的重杯 2-液态钛 3,6-石墨锭模
钛合金铸造设备与工艺
钛合金铸造设备与工艺钛合金铸造设备与工艺是指用于制造钛合金铸件的设备和工艺流程。
钛合金是一种广泛应用于航空、航天、能源等高科技领域的重要结构材料，具有高强度、良好的耐腐蚀性和高温性能等优点。
因此，钛合金铸件的制造对于提高产品性能和降低成本具有重要意义。
钛合金铸造设备主要包括熔炼设备、熔模设备和铸造设备。
熔炼设备用于将钛合金原材料加热至熔点，通常是采用电弧熔炼、电感熔炼或电子束熔炼等方法进行。
熔模设备用于制备铸造钛合金铸件所需的熔模。
一般来说，熔模可以采用陶瓷熔模、石膏熔模或石蜡熔模等材料制作而成。
铸造设备则用于将熔融钛合金注入熔模中，一般采用重力铸造、压力铸造或真空熔体浇铸等方法进行。
钛合金铸造工艺主要包括砂铸、熔模铸造和精密铸造等。
砂铸是一种传统的铸造方法，适用于制造较大、结构简单的钛合金铸件。
该工艺采用耐火砂芯作为熔模进行铸造，然后再进行后处理工艺，如热处理、机械加工等。
熔模铸造是一种先进的钛合金铸造方法，适用于制造细小、复杂的钛合金铸件。
该工艺主要包括真空熔模铸造和气液模铸造两种方法，能够获得高精度、高质量的钛合金铸件。
精密铸造是一种高精度、高效率的钛合金铸造方法，适用于制造尺寸更小、形状更复杂的钛合金铸件。
该工艺通常采用凝固模铸造、失蜡铸造或金属型铸造等方法进行。
钛合金铸造设备和工艺在实际应用中具有以下特点和优势。
首先，钛合金铸造设备能够提供高温、真空等特殊工况下所需的工作环境，以满足钛合金铸造过程中的要求。
其次，钛合金铸造工艺具有易于操作、能够制备复杂形状的铸件等优点，能够满足产品多样化和个性化的需求。
另外，钛合金铸造设备和工艺还可以通过优化工艺参数、提高生产效率和降低成本，以促进钛合金铸造工业的发展。
总之，钛合金铸造设备和工艺在制造钛合金铸件中起着至关重要的作用。
随着钛合金材料在高科技领域的广泛应用，钛合金铸造设备和工艺的研究和发展将在未来得到进一步的重视和推动。
铸造工艺流程介绍
铸造生产的工艺流程铸造生产是一个复杂的多工序组合的工艺过程，它包括以下主要工序：1）生产工艺准备，根据要生产的零件图、生产批量和交货期限，制定生产工艺方案和工艺文件，绘制铸造工艺图；2）生产准备，包括准备熔化用材料、造型制芯用材料和模样、芯盒、砂箱等工艺装备；3）造型与制芯；4）熔化与浇注；5）落砂清理与铸件检验等主要工序。
成形原理铸造生产是将金属加热熔化，使其具有流动性，然后浇入到具有一定形状的铸型型腔中，在重力或外力（压力、离心力、电磁力等）的作用下充满型腔，冷却并凝固成铸件（或零件）的一种金属成形方法。
图1 铸造成形过程铸件一般作为毛坯经切削加工成为零件。
但也有许多铸件无需切削加工就能满足零件的设计精度和表面粗糙度要求，直接作为零件使用。
型砂的性能及组成1、型砂的性能型砂（含芯砂）的主要性能要求有强度、透气性、耐火度、退让性、流动性、紧实率和溃散性等。
2、型砂的组成型砂由原砂、粘接剂和附加物组成。
铸造用原砂要求含泥量少、颗粒均匀、形状为圆形和多角形的海砂、河砂或山砂等。
铸造用粘接剂有粘土（普通粘土和膨润土）、水玻璃砂、树脂、合脂油和植物油等，分别称为粘土砂，水玻璃砂、树脂砂、合脂油砂和植物油砂等。
为了进一步提高型（芯）砂的某些性能，往往要在型（芯）砂中加入一些附加物，如煤份、锯末、纸浆等。
型砂结构，如图2所示。
图2 型砂结构示意图工艺特点铸造是生产零件毛坯的主要方法之一，尤其对于有些脆性金属或合金材料（如各种铸铁件、有色合金铸件等）的零件毛坯，铸造几乎是唯一的加工方法。
与其它加工方法相比，铸造工艺具有以下特点：1）铸件可以不受金属材料、尺寸大小和重量的限制。
铸件材料可以是各种铸铁、铸钢、铝合金、铜合金、镁合金、钛合金、锌合金和各种特殊合金材料；铸件可以小至几克，大到数百吨；铸件壁厚可以从0．5毫米到1米左右；铸件长度可以从几毫米到十几米。
2）铸造可以生产各种形状复杂的毛坯，特别适用于生产具有复杂内腔的零件毛坯，如各种箱体、缸体、叶片、叶轮等。
钛合金铸件造型材料及工艺
(3) investment casting, also known as lost wax casting, titanium alloy castings accurate size, smooth surface, can cast intricate shapes of titanium alloy castings, can improve the utilization of metal materials, production flexibility, adaptability.
(1) Die Casting Including graphite casting and metal casting. Shi Li Kou type mold life of up to 3 to 10 times, some combined graphite processing life of up to 30 to 40 times. It is suitable for static casting, but also for centrifugal but only titanium alloy castings with a wall thickness greater than 10mm are suitable for use with graphite workmanship. Metal casting process is easy, more accurate casting size, low production cost _ small castings. The disadvantage is the casting surface often cold, flow marks, there is a brittle layer on the surface of titanium alloy castings.
钛及钛合金铸件生产过程
钛及钛合金铸件生产过程1.材料准备：首先需要准备合适的原材料，通常使用的是纯度较高的钛及钛合金。
这些原材料需要经过粉末冶金或熔炼等工艺处理，以确保材料的均匀性和纯度。
2.模具制备：在铸造过程中，需要先制备出适用的模具。
根据所需零件的形状和尺寸，选择合适的材料制作模具。
通常使用的是耐火砖、石膏和石墨等材料制作模具，也可以采用3D打印等新技术制造模具。
3.铸造工艺：在开始铸造之前，需要对模具进行预热处理，以确保铸件的质量。
然后，将事先准备好的钛及钛合金材料加热至熔点，并注入预热好的模具中。
在注入模具的过程中，需要控制好温度和压力，以确保铸件的完整性和一致性。
4.冷却处理：铸件注入模具后，需要进行冷却处理。
通常采用水冷或气冷的方式，将铸件从模具中取出，并将其置于冷却设备中进行降温。
冷却的速度和方式会影响到铸件的组织结构和性能，需要根据具体情况进行合理的控制。
5.粗加工和热处理：在冷却处理完成后，需要对铸件进行粗加工。
通常包括修整、去除余料、打磨、钻孔等工序，以获得所需的形状和尺寸。
此外，还需要进行热处理，如时效处理、固溶处理和淬火处理等，以调整铸件的组织结构和力学性能。
6.精加工和表面处理：在粗加工和热处理完成后，需要对铸件进行精加工和表面处理。
精加工包括车削、铣削、磨削和切割等工序，以进一步提高铸件的精度和表面质量。
表面处理主要包括喷砂、抛光、电镀和阳极氧化等，以增强铸件的耐腐蚀性和美观性。
7.检测和质量控制：在整个生产过程中，需要进行严格的检测和质量控制，以保证铸件的质量。
常用的检测方法包括无损检测、化学成分分析和力学性能测试等。
根据检测结果进行调整和改进，以提高产品的质量和性能。
综上所述，钛及钛合金铸件的生产过程包括材料准备、模具制备、铸造工艺、冷却处理、粗加工和热处理、精加工和表面处理、检测和质量控制等多个环节。
通过科学的生产工艺和严格的质量控制，可以获得高质量、高性能的钛及钛合金铸件，满足各行各业的需求。
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钛及钛合金铸件生产
本规程适用于采用机加石磨铸型，真空凝亮炉熔铸的钛及钛合金铸件。
1工艺流程
2.1根据用户提供的零件蓝图及技术要求绘制铸造模型工艺图，并编写铸造工艺卡。
2.2机加石磨型生产钛铸件加工余量按GB/T11350 CT 9-MA F级。
3铸型制备
3.1对石墨电极的要求
3.1.1制作铸型的石墨电极应符合GB 3072。
电极表面裂纹宽度不大于0.5mm。
3.2模型应严格按照工艺图、蓝图、工艺卡片制作，如有改动，需征得技术人员的许可。
3.3制作完毕后的铸型，模型工要先组装自检，然后检察员按工艺图和零件蓝图检查尺寸和结构，合格者方可使用。
4铸型焙烧
4.1铸型真空脱气前，电阻炉内培烧。
5铸型真空脱气
5.1焙烧后的模型取出后应立即装入脱气炉脱气。
5.2往炉内装型时，必须将厚、重、大的铸型装在下部，薄、轻、小易碰坏的铸型装在上部，注意轻拿轻放。
5.6经过脱气处理的铸型要放在干燥处，防止污染，吸潮。
放置三天以上不用时，必须重新脱气。
6,。
装炉
7.浇注
8出炉清理
8.1拆型时先拆一次性破坏部分，再拆其余部份，可重复使用的铸型放在指定的位置，并作上标记。
8.2反复使用的铸型表面允许有深度不大于3㎜，其面积不大于20mm²的孔洞，超过此规定者应修补并经检查合格后在使用。
8.3气割浇冒口时，应注意不要割伤铸件，所留余量10～20㎜之间。
8.4铸件清砂时要求将石墨清理干净，并清理干净，同时不损伤铸件。
8.5出炉后立即将坩埚和炉膛清理干净，并清除表面密封下法兰处的飞溅物.
9铸件精整
9.1外观
9.1.1清砂后的铸件飞边毛刺应打理干净，并打磨清除表面轻微留痕、冷隔等缺陷，与基体圆滑过度。
9.2焊接修补
9.2.1铸件上裸露的气孔、缩孔、疏松、裂纹、夹杂和打磨后的尺寸缺陷，应进行补焊。
补焊前队缺陷部位应彻底清除干净直至露出光亮金属表面。
补焊后按图纸整形。
9.2.2加工过程中暴露的缺陷，或X射线检查发现的缺陷，根据需要可进行焊接修补，同时内部缺陷焊补并整形后要在通过X射线，以确认满足需要。
9.2.3补焊应在氩弧保护下进行，焊缝不的有严重氧化现象。
10.表面质量
10.1.1铸件表面用目测检查没有铸型材料、附着的异物、氧化皮、冷隔、凹凸、飞边毛刺等及铸件内外表面光滑。
10.1.2合同中有要求时，铸件表面可参照GB9443进行无损检验或双方协商确定。
10.2内部质量
合同中有要求时，铸件可进行X射线检验或双方协商确定。
10.3化学成份
11.5几何尺寸
11.5.1铸件几何形状性和尺寸应符合铸件图样或订货协议的规定。
11.5.2铸件尺寸公差符合GB/T 6414的规定，一般不应低于CT 11级。
11.6检验合格产品由检查做出合格标示并出具产品质量证明书。
11.7检查不合格的产品应作出不合格标识，填写不合格品报告/处理申请单，按最终处置意见办理。