真空自己消費アーク溶解 (VAR) は、チタン合金に最も一般的に使用される溶解法の 1 つであり、プロセスは 3 つの段階に分けることができます。アーク開始による溶融池期間、通常の溶解期間、および収縮期間です。 インゴットが収縮せずに溶解すると、収縮は溶融池の深さの 1/2 に集中しますが、通常の溶解では溶融池の深さ > るつぼの直径!1 になります。
チタン合金インゴットの頭の収縮は、溶融終了後の瞬時停電により、内部凝固前の溶融池の表面に残留ガスが適時に排出されず、ガス穴が形成され、これらの穴が発生します。収縮穴。 インゴットの後続の加工では、収縮穴部分を除去する必要があり、除去された部分はライザーであり、一般的に残材の処分に従っています。 材料の速度を向上させるには、通常、後期追加収縮操作の最後の溶解で、つまり、溶融池の底部から上部までの深さが徐々に減少するように電流を段階的に減少させます。 充填収縮が終了すると、溶融プールの表面は液体状態になり、電極は基本的に消費されず、新しい溶液はありませんが、溶融プールの深さは減少し、不純物元素とガスは上向きになります。縮み穴が小さく浅くなります。 収縮を補う時間が長ければ長いほど、ライザーは浅くなります。 したがって、工業生産では、チタン合金インゴットの成功率を向上させるために、収縮時間を延長することが一般的ですが、次のような問題が発生する可能性があります。継承された鍛造製品にインゴット欠陥が発生するリスクが増加します。 (2) Fe、Mo、Zr、および偏析しやすい他の元素を含む一部のチタン合金インゴットでは、ヘッドのヘッドに微小偏析が発生しやすく、さらには不適格な組成が発生する可能性があります。 (3)) 状況。 (4) ライザーが浅ければ深いほど、インゴットはより浅くなります。 (iii) インゴットの頭部の粒径が、鍛造後の同じプロセスの他の部分よりも著しく大きい場合、インゴットの頭部と組織内での鍛造品のインゴット生産の他の部分によって製造される鍛造品では、性能に差が生じます。
冷却工程の特性に応じて、収縮工程は開始期、冷却期、焼成期の 3 段階に分かれます。 収縮の開始期間では、収縮前の溶融電流の大きさが溶融プールの深さを決定するため、溶融電流は重要な制御パラメータとなります。 冷却期では、安定溶解期の電流と溶解速度に基づいて、電流を段階的に減少させて溶解速度を低下させ、溶融池に入る金属液体を減少させ、溶融池が徐々に安定して溶解します。より浅く、より速く適切な速度で収縮するため、ライザーの深さと収縮穴のサイズが迅速かつ確実な方法で減少します。 収縮が冷却されると、収縮のために確保されていた一定量の電極が徐々に溶解します。 冷却期間は、異なる電流減少速度に応じて、急速電流減少と段階的電流減少に分けられます。 急速な電流減少の持続時間は短くなりますが、段階的な電流減少の持続時間は長く、段階的な電流減少の減少速度は一貫しているため、研究は段階的な電流減少の持続時間に焦点を当てています。 焼成期間は小さな電流を維持することにより、溶融池の表面が非凝固状態になり、不純物元素とガスが浮遊し、溶融池が浅くなり続け、ライザーの深さと引け穴のサイズがさらに小さくなります。 電流のこの段階は変更されず、研究の焦点はベーキングの継続時間にあります。
上記の分析に基づいて、より多くの合金元素を含み、業界で一般的に使用されている TC11 チタン合金インゴットが、3 つの重要なパラメータ、つまり溶解電流、降圧電流持続時間、およびベーキング持続時間に及ぼす影響を研究する対象として選択されました。既存のプロセスを改善し、その後の他のインゴット鋳造品の収縮充填プロセスの定式化の参考を提供することを目的として、隆起クレーターの深さ、ヘッド構成要素の分布、および粒度を分析します。
結論
(1) TC11 チタン合金インゴットのライザー深さ、ヘッド組成偏差、平均粒径は、VAR 溶解電流の増加とともに増加します。
(2)冷却期間の延長に伴い、インゴットのライザー深さは減少し、両者の間には一定の線形関係があります:H=-1.81+205.93.冷却期間の延長には、次のような関係があります。インゴットヘッドの組成と平均粒径に大きな影響を与えます。
(3)焼成時間を延長するとインゴットライザーの深さは減少しますが、インゴットヘッドの組成の偏りや平均結晶粒径の増加につながります。 (4) VAR の溶融と収縮の前に、より小さな溶融電流を使用し、冷却期間を延長し、ベーキング時間を制御することで、ライザー深さが小さく、組成が均一で、粒径が良好な TC11 チタン合金インゴットを得ることができます。
