Le leghe di titanio sono ampiamente utilizzate nei campi aerospaziale, medico e chimico grazie alla loro eccellente resistenza specifica, resistenza alla corrosione e biocompatibilità. Tuttavia, il titanio è chimicamente attivo e reagisce facilmente con elementi come ossigeno e azoto ad alte temperature. Pertanto, la sua fusione deve essere effettuata sotto alto vuoto o sotto protezione di gas inerte, che costituisce il suo processo produttivo unico.
Microfusione e preparazione del modello
I getti in lega di titanio vengono comunemente fusi utilizzando la fusione a cera persa. In primo luogo, secondo la progettazione del prodotto, realizzare uno stampo in metallo e utilizzarlo per pressare uno stampo in cera fondibile. Più stampi in cera vengono assemblati in un "albero di moduli". Successivamente, il modulo viene ripetutamente immerso in uno speciale rivestimento refrattario (solitamente a base di ossido di ittrio o zircone), cosparso di particelle di sabbia e stratificato per formare un guscio sufficientemente spesso.
Tostatura in conchiglia e colata per fusione
Dopo che il guscio si è formato, deve essere cotto ad alta temperatura. Da un lato, questo processo indurisce il guscio e fornisce una resistenza sufficiente per resistere all'impatto del metallo fuso; D'altra parte, sciogliere e bruciare completamente lo stampo interno in cera per formare una cavità vuota. Il processo principale è la fusione e il versamento, che devono essere eseguiti in attrezzature specializzate - forno a condensazione ad arco consumabile sotto vuoto. Utilizza materie prime di titanio di elevata-purezza (come la spugna di titanio) o materiali di ritorno come elettrodi e li scioglie istantaneamente attraverso un arco ad alta corrente sotto un vuoto estremamente elevato. Il liquido di titanio fuso si raccoglie nel "guscio solidificato" (uno strato di guscio di titanio solidificato sul bordo dovuto al crogiolo di rame raffreddato ad acqua-), quindi inclina rapidamente il crogiolo per iniettare il liquido metallico nel guscio preriscaldato. L'intero processo di fusione e colata viene completato sotto vuoto o sotto protezione di atmosfera inerte, prevenendo efficacemente l'ossidazione del liquido di titanio.
Post-elaborazione e controllo qualità
Dopo la colata, la colata si raffredda lentamente nel guscio dello stampo. Successivamente, il guscio viene rotto con mezzi meccanici come vibrazioni o pistola ad acqua ad alta-pressione, quindi la fusione viene rimossa e tagliata per separarla dall'albero del modulo. Successivamente, sono necessari una serie di processi-di follow-up:
1. Pulizia tramite granigliatura: rimozione dei materiali refrattari residui sulla superficie.
2. Pressatura isostatica a caldo: questo è un passo fondamentale per migliorare l'affidabilità dei getti. Nel gas inerte ad alta temperatura e alta pressione, piccole cavità di ritiro, pori e altri difetti all'interno del getto vengono compattati e guariti, migliorandone notevolmente la densità e le proprietà meccaniche.
3. Fresatura chimica: utilizzo di una soluzione di lavaggio acido per rimuovere lo strato ricco di ossigeno (strato di infragilimento alfa) formatosi sulla superficie del getto durante il processo di lavorazione.
4. Lavorazione meccanica e ispezione: viene eseguita una lavorazione meccanica di precisione sulle dimensioni chiave dei pezzi fusi e vengono utilizzate tecniche di test non-distruttivi come la penetrazione dei raggi X-e della fluorescenza per garantire che la qualità interna e superficiale soddisfi gli standard.
In sintesi, la produzione di getti in lega di titanio è un processo complesso che integra la preparazione di precisione del modello, una speciale tecnologia di fusione e una rigorosa post-lavorazione. Ogni passaggio è fondamentale per garantire le elevate prestazioni e l’affidabilità del prodotto finale.
