Наприкінці 1940-х років технологія вакуумного електродугового плавлення самоспоживання (VAR) в основному досягла зрілості. З точки зору процесу плавлення, для елементів складної групи з титанових сплавів аерокосмічного та роторного класів, як правило, застосовується триразовий процес VAR, щоб покращити однорідність складу зливка, зменшити такі дефекти, як включення та сегрегація, а також покращити консистенцію. якості партії.
Для титанових сплавів Ti-6246, Ti-17 і Ti-1023, що містять більше -стабілізуючих елементів (Mo, Cr, Fe та ін.), необхідно зменшити густину струму протягом останнього VAR плавлення для запобігання генерації дендритної сегрегації сильного стабілізуючого елемента шляхом контролю швидкості плавлення та затвердіння.
В даний час розробка деяких застосовних для плавлення VAR, нових засобів моніторингу, таких як компанія ATI США, яка використовується для запобігання боковій дузі та технології визначення положення дуги, оператор може спостерігати за рухом дуги та контуром розплавленого матеріалу в тривимірному вигляді. зображення. Крім того, нещодавно розроблене програмне забезпечення моделювання плавлення, здатне чисельно моделювати фактичний процес плавлення.
На додаток до методу VAR плавлення, для приготування злитків титанового сплаву було розроблено плавлення з холодним подом (CHM), яке поділяється на два типи відповідно до джерела тепла, тобто плавлення з холодним подом з електронним променем (EBCHM) і плазмове холодне плавлення. подова плавка (ПАЧМ). Практика показує, що плавлення в холодному шарі є значно кращим, ніж VAR плавлення, щодо усунення включень високої щільності, включень низької щільності та покращення композиційної однорідності, таким чином реалізуючи «бездефектне» чисте виробництво матеріалів із титанових сплавів і стаючи незамінною технологією плавлення для виробництво високоефективних, багатокомпонентних і високочистих титанових сплавів.
В даний час Сполучені Штати реалізували промислове виробництво високоякісного титанового сплаву злитка з холодним подом плавлення, а метод холодного поду плавлення в стандартах матеріалів, таких як стандарт GE «високоякісне кування Ti-17 титану деталі зі сплавів» передбачає, що: титанові сплави, які використовуються для деталей, що обертаються, надають перевагу використанню матеріалів класу С, тобто холодний под + вакуумна саморозплавна плавка (HM + VAR); матеріали класу C; C-grade + VAR; Для титанових сплавів переважно використовуються матеріали класу C. VAR); Сорт може замінити сорт В (трикратне вакуумне автоспоживання плавлення); інші стандарти "Висока якість і стандартна якість + ковані деталі з титанового сплаву Ti-6Al-4V", "Високоякісні леза з титанового сплаву Ti-6Al-4V", " Високоякісні + ковані Ti-6242 титанові деталі" тощо. Також включено матеріал найвищого класу "HM+VAR".
Електронно-променева технологія плавки з холодним подом полягає в плавленні титанових сплавів у закритій камері вакуумної печі, а технологічні досягнення останніх років включають: вдосконалення компонування поду, отримання заготовок різної форми (квадратних плоских зливків, товстостінних порожнистих зливків). ), підвищення ефективності виробництва; і застосування технології цифрового моделювання плавлення, яка може точно імітувати тривимірну морфологію ванни розплаву, умови міжфазної рідини та твердого тіла, умови розділу бічних стінок і прогнозування температури злитка під час перехідної стадії затвердіння. Організація зі стандартизації аерокосмічних матеріалів США розробила стандарти матеріалів з титанових сплавів з єдиним холодним подом, тобто AMS6945 (беручи до уваги випаровування елементів Al з високим тиском пари в умовах високого вакууму під час плавлення EBCHM, необхідність відповідного збільшення вмісту Al ), так що одне плавлення EBCHM листа Ti-6Al-4V замість плавлення VAR або листових виробів "HM + VAR".
Іншим важливим використанням плавки з холодним подом електронного променя є переробка титанових відходів, і компанія TIMET запустила переробний бізнес під назвою «Toll Melting», який дозволяє замкнутий цикл переробляти надані клієнтом відходи титану в злитки або проміжні заготовки за допомогою плавлення EBCHM. , гарантуючи, що сировина клієнтів повертається до їхніх ланцюгів постачання продукції, що ще більше знижує витрати. У 2015 році ВСМПО встановив кожухово-дугову плавильну піч (SAR: skull arc melting), реалізувавши переробку відходів титану з високою доданою вартістю (титанової стружки та шматків) і отримавши значні економічні вигоди. Згідно зі статистичними даними, Китай за останнє десятиліття або близько того оснащений майже 10 комплектами електронно-променевої плавильної печі з холодним подом, відповідно, у Baoti Group, Baosteel Group, Luoyang Shuangrui Wanji, Yunnan Titanium Industry, Qinghai Jouneng Titanium Industry, Panzhihua Cloud Titanium Промисловість, Shaanxi Tiancheng Aerospace Materials та інші підприємства.
У Китаї є лише три плазмові плавильні печі з холодним шаром, відповідно, для Пекінського науково-дослідного інституту авіаційних матеріалів Китаю, Китайської академії наук, Інституту металів та спеціальної сталі Baosteel. Для плавлення в холодному шарі плазми потрібен інертний газ Ar або He як джерело тепла, He є найкращим плазмовим середовищем, використання газу He для отримання високої теплової ефективності, але через відсутність ресурсів He газу в Китаї висока ціна газу He призводить до високих витрат на плавлення, промислове виробництво обмежене. Теплова ефективність, отримана за допомогою газу Ar, низька, а перегрів розплаву невеликий, що впливає на швидкість плавлення, що призводить до повільного розвитку технології плавлення плазми в холодному шарі в Китаї. На даний момент вітчизняні стандарти на прутки та поковки з титанового сплаву для аерокосмічного та роторного класу (включаючи національні військові стандарти та авіаційні стандарти) ще не включають метод холодної плавки. Ми повинні повною мірою використовувати комплексні переваги ресурсів вітчизняних інститутів проектування авіаційних двигунів, інженерних та прикладних науково-дослідних інститутів, виробників титану, виробників поковок, заводів головних двигунів тощо та сформувати спільну робочу групу для сприяння застосуванню технологія холодної плавки у виробництві високоякісних матеріалів з титанових сплавів аерокосмічного класу. застосування.
