Ολοκληρωμένη διαδικασία παραγωγής από Titanium Sponge έως Titanium Ingot
Το σφουγγάρι τιτανίου διαθέτει πορώδη, χαλαρή κυψελοειδή δομή και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί απευθείας για βαθιά επεξεργασία, όπως έλαση και σφυρηλάτηση. Πρέπει να συμπυκνωθεί μέσω τήξης υπό κενό σε υψηλή{{1} θερμοκρασία για να αφαιρεθούν οι ακαθαρσίες, να εξαλειφθεί το πορώδες και να σχηματιστούν πυκνά και ομοιόμορφα πλινθώματα τιτανίου (πλίνθοι καθαρού τιτανίου και πλινθώματα από κράμα τιτανίου). Επί του παρόντος, το Vacuum Arc Remelting (VAR) είναι η κύρια βιομηχανική διαδικασία. Για ράβδους τιτανίου υψηλής-αεροδιαστημικής και ιατρικής-ποιότητας, η τήξη ψυχρής εστίας δέσμης ηλεκτρονίων (EBCHM) υιοθετείται για περαιτέρω καθαρισμό. Η πλήρης τυποποιημένη διαδικασία παραγωγής περιγράφεται παρακάτω.
1. Προεπεξεργασία πρώτων υλών: Θρυμματισμός, διαλογή και ταξινόμηση
Τα κομμάτια σπόγγου τιτανίου που παράγονται με αναγωγή και απόσταξη υφίστανται μηχανική σύνθλιψη, κοσκίνισμα και χειροκίνητη διαλογή. Τα επιφανειακά στρώματα οξειδίων, τα εγκλείσματα, το υπολειμματικό χλωριούχο μαγνήσιο και τα αποχρωματισμένα υλικά αφαιρούνται. Το σφουγγάρι ταξινομείται σύμφωνα με τις εθνικές τυπικές ποιότητες (MHTi0 / MHTi1~MHTi4) με αυστηρό έλεγχο του οξυγόνου, του αζώτου, του άνθρακα, του σιδήρου και άλλων βασικών ακαθαρσιών για την εξασφάλιση σταθερής καθαρότητας πρώτης ύλης. Η υπολειμματική υγρασία και το προσροφημένο αέριο στους πόρους του σπόγγου τιτανίου εξαλείφονται πλήρως για να μειωθεί η απορρόφηση αερίου και να αποφευχθούν ελαττώματα πορώδους κατά τη διάρκεια της επακόλουθης τήξης υπό κενό.
2. Παρτίδα και ανάμειξη: Αναλογία καθαρού τιτανίου & κράματος
Για την παραγωγή καθαρού πλινθώματος τιτανίου, ως μοναδική πρώτη ύλη χρησιμοποιείται-σφουγγάρι τιτανίου υψηλής καθαρότητας αντίστοιχης ποιότητας. Για πλινθώματα κράματος όπως TC4 και TA10, τα κύρια κράματα αλουμινίου{{4}βαναδίου και άλλα πρόσθετα καθαρών μετάλλων έχουν ακριβή αναλογία σύμφωνα με τα πρότυπα χημικής σύνθεσης. Όλες οι εργασίες εκτελούνται σε ένα καθαρό,-περιβάλλον χαμηλής σκόνης για την αποφυγή δευτερογενούς μόλυνσης. Αυτό εξασφαλίζει ομοιόμορφη χημική σύσταση και σταθερή συνοχή παρτίδας κάθε κλιβάνου, σύμφωνα με τα ASTM και GB/T υψηλά πρότυπα υλικών-.
3. Σχηματισμός Συμπίεσης: Παρασκευή αναλώσιμου ηλεκτροδίου
Τα αναλογικά σωματίδια σφουγγαριού τιτανίου και πρόσθετα κράματος συμπιέζονται σε υψηλής-πυκνότητας, συμπαγή μακρά κενά ηλεκτροδίων μέσω ψυχρής ισοστατικής συμπίεσης ή συμπίεσης μήτρας. Η διαδικασία συμπίεσης εξαλείφει τους χαλαρούς πόρους και βελτιώνει την πυκνότητα των ηλεκτροδίων, εξασφαλίζοντας σταθερό τόξο και σταθερή τροφοδοσία κατά την τήξη. Αποτρέπει αποτελεσματικά το σπάσιμο του τόξου, την κατάρρευση υλικού και τον διαχωρισμό εξαρτημάτων.
4. Συναρμολόγηση ηλεκτροδίων και συγκόλληση υπό κενό
Πολλαπλά τεμάχια συμπιεσμένου ηλεκτροδίου συναρμολογούνται και συγκολλούνται-σε ένα πλήρες αναλώσιμο ηλεκτρόδιο με συγκόλληση αργού κενού. Οι συγκολλήσεις επιθεωρούνται άψογα για να διασφαλιστεί ότι δεν υπάρχουν ρωγμές ή εγκλείσματα. Η επιφάνεια του ηλεκτροδίου στη συνέχεια γυαλίζεται λεπτώς για να αφαιρεθούν τα στρώματα οξειδίου, τα γρέζια και οι μολυντές λαδιού, εξαλείφοντας τις πηγές ρύπανσης της επιφάνειας και διατηρώντας την αρχική καθαρότητα τήξης.
5. Επανατήξη τόξου κενού (Διαδικασία πυρήνα)
Το έτοιμο αναλώσιμο ηλεκτρόδιο ανυψώνεται σε κλίβανο επανατήξης τόξου κενού (VAR). Ο κλίβανος σφραγίζεται και εκκενώνεται σε υψηλό κενό για να αφαιρεθεί ο αέρας, η υγρασία και οι υπολειμματικές αέριες ακαθαρσίες. Μετά την επίτευξη του τυπικού επιπέδου κενού, ένα ηλεκτρικό τόξο αναφλέγεται μεταξύ του ηλεκτροδίου και του υδρόψυκτου χάλκινου χωνευτηρίου. Κάτω από εξαιρετικά-υψηλή θερμοκρασία πάνω από 1700 βαθμούς, το ηλεκτρόδιο τιτανίου λιώνει σταδιακά και το λιωμένο υγρό τιτανίου στάζει στο χωνευτήριο.
Το περιβάλλον υψηλής-κενού αφαιρεί αποτελεσματικά το υδρογόνο, το οξυγόνο, το άζωτο και το υπολειμματικό χλωριούχο μαγνήσιο. Το υδρόψυκτο χωνευτήριο επιτρέπει την προοδευτική στερεοποίηση του τετηγμένου τιτανίου, σχηματίζοντας πυκνά, χωρίς πόρους-και ομοιόμορφα κυλινδρικά πλινθώματα τιτανίου. Τα βιομηχανικά πλινθώματα τιτανίου υψηλού επιπέδου υιοθετούν γενικά δευτερογενείς ή τριτογενείς διεργασίες επανατήξης για την περαιτέρω ομογενοποίηση της χημικής σύνθεσης, τη βελτίωση της δομής των κόκκων και την πλήρη εξάλειψη των εσωτερικών ελαττωμάτων.
6. Ψύξη, Ξεκαλούπωμα και Φινίρισμα Επιφανειών
Μετά την τήξη, ο κλίβανος ψύχεται αργά υπό πίεση για να αποφευχθεί η εσωτερική πίεση και η ρωγμή που προκαλείται από τη γρήγορη πτώση της θερμοκρασίας. Μόλις κρυώσει σε θερμοκρασία δωματίου, η ράβδος ξεκαλουπώνεται. Οι επόμενες επιφανειακές θεραπείες περιλαμβάνουν ξεφλούδισμα δέρματος, περιστροφή και λείανση για την αφαίρεση της οξείδωσης της επιφάνειας, ανομοιόμορφα στρώματα, μικρορωγμές και απολέπιση, εξασφαλίζοντας λεία εμφάνιση και τυποποιημένες διαστάσεις.
7. NDT και Φυσική & Χημική Επιθεώρηση
Πραγματοποιούνται εκτενείς δοκιμές ποιότητας σε έτοιμα πλινθώματα. Η δοκιμή υπερήχων ανιχνεύει εσωτερικά ελαττώματα όπως πορώδες, χαλαρότητα, εγκλείσματα και ρωγμές. Η ανάλυση οπτικού φάσματος επαληθεύει τη χημική σύνθεση της μήτρας τιτανίου και των στοιχείων κράματος. Τα περιεχόμενα σε ακαθαρσίες σε οξυγόνο, άζωτο, άνθρακα, υδρογόνο και σίδηρο ελέγχονται αυστηρά, μαζί με την ομοιομορφία των κόκκων και την επαλήθευση μηχανικών ιδιοτήτων. Μόνο τα πλινθώματα που πληρούν όλα τα πρότυπα είναι κατάλληλα.
8. Διαστασιολόγηση, Κοπή και Αποθήκευση
Τα πιστοποιημένα πλινθώματα τιτανίου έχουν μέγεθος και όψη-σύμφωνα με τις απαιτήσεις των πελατών. Κάθε παρτίδα επισημαίνεται με αριθμό κλιβάνου, αριθμό παρτίδας, ποιότητα υλικού, προδιαγραφές και αναφορές επιθεώρησης πριν από την αποθήκευση. Τα τελικά πλινθώματα τιτανίου μπορούν περαιτέρω να σφυρηλατηθούν, να κυλινδριστούν και να εξωθηθούν σε ράβδους τιτανίου, πλάκες, σωλήνες, σφυρηλάτηση και άλλα προϊόντα, που εφαρμόζονται ευρέως στην αεροδιαστημική, την ιατρική εμφύτευση, τους ημιαγωγούς, την αντοχή στη χημική διάβρωση και τις βιομηχανίες νέας ενέργειας.
Περίληψη διαδικασίας (Συνοπτικό διάγραμμα ροής)
Θρυμματισμός και ταξινόμηση → Παρτίδα ακριβείας → Συμπύκνωση ηλεκτροδίων → Συγκόλληση και συναρμολόγηση ηλεκτροδίων → Επανατήξη τόξου κενού → Ψύξη και ξεφλούδισμα → Ξεφλούδισμα και φινίρισμα επιφάνειας → NDT και φυσικός-Χημικός έλεγχος → Μέγεθος και τελειωμένο κάλυμμα τιτανίου
