Титановые сплавы для литья в оболочках: типы, преимущества и применения

Хотя титан легок и прочен, его трудно механически обрабатывать, сварщивать и формировать. Это делает литье в оболочках лучшим способом производства деталей из этого металла.

В этой статье мы объясним:

• Почему титан часто является предпочтительным материалом для деталей для требовательных сред
• Что отличает его от других металлов
• Почему его следует лить в оболочках
• Титановые сплавы для литья в оболочках

Прочный, легкий и коррозионно-стойкий

Хотя титан был открыт в 18 веке, высокая точка плавления (3020°F или 1660°C) и склонность реагировать с кислородом делали его обработку сложной. Только в 1960-х годах он начал использоваться в самых сложных авиационных приложениях.

Авиационная отрасль ценит титан за то, что он лишь немного тяжелее алюминия, но более чем в два раза прочнее. Он также сопротивляется трещинам и усталости и демонстрирует очень малую ползучесть, все это делает его идеальным для компонентов авиарамы.

Две другие заметные характеристики — коррозионная стойкость и биосовместимость. Самовосстанавливающийся оксидный слой на поверхности, который ведет себя как слой на алюминии, помогает сопротивляться атаке морской воды и большинства других химикатов (хотя не сильных кислот). Это делает его предпочтительным металлом для использования в десалинационных установках и особенно в теплообменниках десалинации.

Кроме того, биосовместимость означает, что это металл, который может имплантироваться в людей без неблагоприятных эффектов.

Проблемы титана

Помимо высокой точки плавления, титан трудно обрабатывать, потому что он легко реагирует с кислородом, и его трудно механически обрабатывать.

Реактивность решается плавлением и заливкой в вакууме. Однако сварка — серьезная проблема, так как очень трудно полностью исключить воздух.

Проблемы механической обработки проистекают из «липкой» природы металла. Вместо того чтобы скользнуть гладко по режущему инструменту, он имеет тенденцию прилипать. Это вызывает задирание, которое драматически сокращает срок службы инструмента.

Литье в оболочках: лучший способ формирования титановых компонентов

Литье в оболочках — это процесс близкой к чистовой форме, который может выполняться в вакууме. Это избегает реакций с кислородом, устраняет необходимость в сварке и минимизирует механическую обработку.

Литье в оболочках начинается с восковой реплики детали для литья. Воск покрывают керамической суспензией, которая высыхает до твердой оболочки. Воск затем выплавляют, оставляя полость, в которую заливается расплавленный титан в вакууме. После затвердевания оболочку ломают, чтобы раскрыть литую деталь.

Процесс литья в оболочках способен на высокую геометрическую точность и верно воспроизводит мелкие детали поверхности. Подрезы, тонкие стенки и углубленные особенности возможны, а запасы на механическую обработку могут быть очень малы. Эта способность производить сложные формы избегает необходимости сварки мелких деталей вместе.

Титановые сплавы для литья в оболочках

Титан доступен в нескольких технически чистых марках и четырех основных типах сплавов. Легирование, в основном алюминием, молибденом, ванадием и ниобием, делается для улучшения коррозионной стойкости, стойкости к ползучести и свариваемости.

Четыре сплава:

• 6AL-4V
• 6AL-4V ELI
• 3AL 2.5
• 5AL-2.5Sn

Из них 6AL-4V — наиболее широко литой. Помимо широкого использования в авиации, стойкость к коррозии в морской воде делает его любимцем для морских пропеллерных валов и теплообменников десалинации.

6AL-4V ELI считается хирургической маркой титанового сплава, так как он обладает исключительно хорошей биосовместимостью вместе с усталостной стойкостью.

3AL 2.5 — наиболее свариваемая марка титана. Она также очень коррозионно-стойка и часто выбирается для деталей, используемых в высокотемпературных химических процессах, таких как теплообменники.

Авиационные применения требуют очень высокой стойкости к ползучести, в чем преуспевает 5AL-2.5Sn. Высокое отношение прочности к весу — еще одна причина для использования титана.

Литье титана в оболочках от Impro

Титан предлагает множество преимуществ над другими металлами, но трудно механически обрабатывать, сварщивать и формировать. Лучший способ производства деталей из титана — литье в оболочках, которое дает точные, близкие к чистовой форме геометрии с тонкими стенками и мелкими деталями.

Технически чистые марки используются для некоторых приложений, но чаще используют титан, легированный алюминием и другими элементами. В зависимости от точного состава это улучшает литейное поведение и стойкость к ползучести и коррозии.

Большинство титановых деталей литуют из сплава 6AL-4V, но в некоторых приложениях другие сплавы могут работать лучше. Как одна из ведущих компаний по литью в оболочках, Impro может консультировать, какой сплав лучше всего удовлетворит потребности ваших продуктов. Свяжитесь с нами, чтобы узнать больше.