Alla fine degli anni '40, la tecnologia VAR (vacuum consumable electrode arc melting) era sostanzialmente matura. In termini di processo di fusione, le leghe di titanio di grado aerospaziale e di grado rotore con componenti complessi utilizzano generalmente il processo VAR triplo per migliorare la composizione del lingotto. L'uniformit\u00e0, la riduzione di difetti come inclusioni e segregazione e il miglioramento della qualit\u00e0 dei lotti.<\/p>\n
Per le leghe di titanio Ti-6246, Ti-17, Ti-1023 contenenti pi\u00f9 elementi stabilizzanti \u03b2 (Mo, Cr, Fe), \u00e8 necessario ridurre la densit\u00e0 di corrente durante l'ultima fusione VAR. Controllando le velocit\u00e0 di fusione e di solidificazione, si pu\u00f2 sopprimere una grave produzione. La segregazione delle dendriti degli elementi \u03b2-stabilizzanti.<\/p>\n
Attualmente sono stati sviluppati alcuni nuovi metodi di monitoraggio adatti alla fusione VAR. Ad esempio, l'azienda americana ATI adotta la tecnologia di prevenzione dell'arco laterale e di rilevamento della posizione dell'arco, e l'operatore pu\u00f2 osservare il movimento dell'arco e l'immagine tridimensionale del contorno della fusione. Inoltre, alcuni software di simulazione della fusione di recente sviluppo possono effettuare una simulazione numerica del processo di fusione reale.<\/p>\n
Oltre al metodo di fusione VAR, \u00e8 stata sviluppata una tecnologia di fusione a cuore freddo (CHM) adatta alla preparazione di lingotti di leghe di titanio, che pu\u00f2 essere suddivisa in due tipi in base alle diverse fonti di calore: fusione a cuore freddo a fascio di elettroni (EBCHM) e fusione a cuore freddo al plasma (PACHM). La pratica ha dimostrato che la fusione a cuore freddo \u00e8 significativamente migliore della fusione VAR nell'eliminare le inclusioni ad alta densit\u00e0 e quelle a bassa densit\u00e0 e nel migliorare l'uniformit\u00e0 della composizione, in modo da ottenere una produzione pura a \"zero difetti\" di materiali in lega di titanio e diventare una tecnologia di fusione ad alte prestazioni, multicomponente e indispensabile per la produzione di leghe di titanio di elevata purezza.<\/p>\n
Attualmente, gli Stati Uniti hanno realizzato la produzione industrializzata di lingotti in lega di titanio di alta qualit\u00e0 con fusione a cuore freddo e il metodo di fusione a cuore freddo \u00e8 stato incluso negli standard dei materiali, come ad esempio lo standard della societ\u00e0 GE \"Parti in lega di titanio di alta qualit\u00e0 \u03b2-forgiate Ti-17\": le parti rotanti in leghe di titanio utilizzano preferibilmente materiali di grado C, ovvero fusione a cuore freddo + sottovuoto consumabile (HM+VAR), il grado C pu\u00f2 sostituire il B (fusione sottovuoto consumabile a tre tempi); altri standard \"forgiatura di alta qualit\u00e0 e qualit\u00e0 standard \u03b1+\u03b2 \"parti in lega di titanio Ti6Al4V\", ecc., sono anche inclusi nel livello pi\u00f9 alto dei materiali \"HM+VAR\".<\/p>\n
La tecnologia di fusione a forno freddo a fascio di elettroni consiste nel fondere leghe di titanio in una camera chiusa di un forno sotto vuoto. Negli ultimi anni sono stati compiuti progressi tecnologici; il layout del focolare \u00e8 stato migliorato per ottenere lingotti di forme diverse (lastre quadrate, lingotti cavi a pareti spesse) e per migliorare l'efficienza produttiva; utilizzando la tecnologia di simulazione digitale della fusione, \u00e8 possibile simulare con precisione la forma tridimensionale del bagno fuso, le condizioni dell'interfaccia liquido-solido, le condizioni dell'interfaccia laterale e la previsione della temperatura durante la fase transitoria di solidificazione del lingotto.<\/p>\n
L'American Aerospace Materials Standards Organization ha formulato uno standard di materiale per la produzione di leghe di titanio su un unico forno a freddo, ovvero AMS6945 (considerando la volatilizzazione degli elementi di Al sotto l'alta pressione di vapore in condizioni di alto vuoto durante la fusione EBCHM, il contenuto di Al deve essere adeguatamente aumentato), in modo che una piastra Ti6Al4V fusa EBCHM sostituisca i prodotti di fusione VAR o \"HM+VAR\".<\/p>\n
Un altro importante utilizzo della fusione a fascio elettronico a cuore freddo \u00e8 il riciclaggio dei residui di titanio. TIMET ha lanciato un'attivit\u00e0 di riciclaggio chiamata \"Toll Melting\", in grado di fornire ai clienti il riciclaggio a ciclo chiuso dei residui di titanio e di utilizzare la fusione EBCHM per convertirli in lingotti o billette intermedie, per garantire che le materie prime dei clienti vengano restituite ai loro prodotti. Nella catena di fornitura, la gestione a ciclo chiuso viene realizzata per ridurre ulteriormente i costi.<\/p>\n
Nel 2015, la VSMPO ha installato un forno di fusione ad arco di teschio (SAR: Skull Arc Melting), che ha permesso di riciclare i residui di titanio ad alto valore aggiunto (scarti e blocchi di titanio) e di ottenere enormi vantaggi economici. Secondo le statistiche, negli ultimi dieci anni il mio Paese ha attrezzato quasi 10 forni fusori a fascio elettronico a cuore freddo. Si trovano presso il Gruppo Baoti, il Gruppo Baosteel, Luoyang Double End Wanji, Yunnan Titanium Industry, Qinghai Juneng Titanium Industry e Panzhihua Yun Titanium Industry, Shaanxi Tiancheng Titanium Industry Enterprise.<\/p>\n
In Cina esistono solo 3 forni di fusione a cuore freddo raffreddati al plasma, di propriet\u00e0 dell'Istituto dei Materiali Aeronautici della Cina Aerospaziale di Pechino, dell'Istituto di Ricerca sui Metalli dell'Accademia Cinese delle Scienze e di Baosteel Special Steel. La fusione al plasma a cuore freddo richiede il gas inerte AR o He come mezzo di produzione del calore. L'He \u00e8 il miglior mezzo per il plasma. L'efficienza termica ottenuta utilizzando il gas He \u00e8 elevata.<\/p>\n
Tuttavia, a causa della mancanza di risorse di gas He nel mio Paese, il prezzo elevato del gas He porta a costi di fusione eccessivi. Elevati, limitati durante la produzione industriale. Tuttavia, l'efficienza termica ottenuta con l'utilizzo del gas AR \u00e8 bassa e il surriscaldamento della fusione \u00e8 ridotto, il che influisce sul tasso di fusione, determinando un lento sviluppo della tecnologia di fusione al plasma a cuore freddo nel mio Paese. Attualmente, gli standard nazionali per le barre e i forgiati in lega di titanio di grado aeronautico e rotore (compresi lo standard militare nazionale e il marchio di navigazione) non sono stati inclusi nel metodo di fusione a cuore freddo.<\/p>\n
L'istituto nazionale di progettazione dei motori aeronautici, l'istituto di ricerca sulle applicazioni ingegneristiche e il materiale in titanio dovrebbero essere pienamente utilizzati. I produttori, i forgiatori, gli OEM e le altre unit\u00e0 che dispongono di risorse superiori e complete devono formare un gruppo di lavoro congiunto per promuovere l'applicazione della tecnologia di fusione a cuore freddo nella produzione di materiali in lega di titanio di alta qualit\u00e0 per l'aviazione.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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