Литье металлов под давлением из титана и титановых сплавов
Oct 25, 2022
Литье металлов под давлением из титана и титановых сплавов
01
简述/Introduction
Титан и титановые сплавы составляют почти половину плотности железа. Они имеют низкую плотность, хорошую коррозионную стойкость, высокую удельную прочность и удовлетворительную биосовместимость. Они широко используются в авиации, аэрокосмической, химической промышленности, биомедицине и других областях и приносят огромную экономическую выгоду человеческому обществу, особенно при замене поврежденных костей, таких как зубные протезы, корни и протезы, человеческими имплантатами. Титан и титановые сплавы – хороший материал, который может принести пользу человечеству.

Оральные части из титанового сплава производства Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd.
Компания может производить прецизионные отливки из титанового сплава, литые детали из титанового сплава, детали для обработки с ЧПУ из титанового сплава и т. Д.
Однако наиболее сложной проблемой в порошковой металлургии является уменьшение или предотвращение окисления титана и титановых сплавов. Согласно наблюдению за стандартной диаграммой свободной энергии и температуры оксидов, составленной Gibbs Free Energy, стоимость восстановления окисленного титана или титановых сплавов до металла огромна, что не соответствует экономической выгоде. По этой причине титан и титан также сочетаются в порошке. Недостатком металлургического процесса по сравнению с материалами семейства железа является потеря преимущества в стоимости обработки. Неудивительно, что преимущества титана и титановых сплавов при традиционной объемной обработке намного выше, чем у порошковой металлургии, что в первую очередь следует знать практикам порошковой металлургии.

Прецизионное производство аксессуаров для корпусов из титанового литья под давлением
02
注意要点/Очки внимания
/Для успешного литья под давлением порошка из титана и титановых сплавов необходимо использовать следующие методы:
/ Если мы надеемся контролировать содержание кислорода в исходном порошке, содержание кислорода в порошке должно контролироваться ниже 3000 частей на миллион, предпочтительно ниже 1000 частей на миллион, и только при покупке порошка с низким содержанием кислорода можно производить хороший продукт.
В процессе обезжиривания необходимо обратить внимание на возможность реакции с кислородом. Смешивание порошка и связующего должно проводиться в защитной атмосфере, литье под давлением должно минимизировать сокращение времени нагрева и выдержки, процесс обезжиривания должен быть защищен восстановительным газом или заменен восстановлением обезжиривания щавелевой кислотой и спеканием в вакууме или защитной атмосфере сразу после обезжиривание.
В конструкции спеченной опорной плиты и опорной системы используется пластина из диоксида циркония и небольшое жертвенное устройство из губчатого титана, которые нелегко вытеснить титаном, чтобы помочь снизить содержание кислорода в системе спекания.
Добавление компонентов, выделяющих кислород, таких как магний, в порошковую систему материала может привести к изменению состава титана и титановых сплавов и ухудшению прочности титана и титановых сплавов после спекания.
Далее Zhugnwei Precision поделится некоторыми техническими соображениями, основанными на своем прошлом производственном опыте.
2.1 Выбор порошка
Использование порошков с низким содержанием кислорода является предпочтительным выбором для литья под давлением титана и титановых сплавов, что означает, что порошки представляют собой сферические порошки аэрозольным способом, которые охлаждаются под давлением инертным газом. Порошки большие и круглые с низким содержанием кислорода. В настоящее время основными порохами являются Carpenter в США и Sandvik в Великобритании. Размер частиц порошков подходит для d50=10~12 мкм, что слишком мало. Порошок легко окисляется, и этот процесс опасен; метод распыления воды слишком мал и груб, а размер частиц метода механического дробления слишком велик, чтобы его можно было использовать для процесса литья под давлением; другая теория поддерживает использование порошка гидрида титана (HTi) для удаления водорода и измельчения круглого порошка с высокой энергией, такой как плазменная обработка. Хотя стоимость получения сырья очень низкая, патентные споры и инвестиции в контрольное оборудование довольно высоки, что пока не является универсальным.
2.2 Формула связующего
Титан и титановые сплавы имеют две системы исходного сырья. Предполагается, что формула лучше, чем в диапазоне усадки от 1,166 до 1,220, как показано в таблице 1 ниже. Эти составы уже есть на рынке.
Таблица 1. Состав связующего для титана и титановых сплавов
OSF=Коэффициент усадки негабаритных размеров
金属粉与黏结剂体积比 M:B (соотношение объемов) | 金属粉体积 Соотношение объемов металла | 黏结剂体积 Соотношение объема связующего | ||
OSF=1.166 (мин.) | 63 объемных процента | 37 объемных процентов | ||
OSF=1.220 (макс.) | 55 объемных процентов | 45 объемных процентов | ||
喂料的系统 Система подачи сырья | 蜡基/重量比 Соотношение восковой основы/веса | 塑基/重量比 POM база/соотношение веса | ||
主要填充剂 Основной наполнитель | Воск PW/PE | 55% масс. | ПОМ | 85% масс. |
高温骨架剂 ХТ Скелтон | ПП/ПЭ | 42 мас.% | ПП/ПЭ | 12% масс. |
低温骨架剂 ЛТ Скелтон | выход в открытый космос | 2 мас.% | выход в открытый космос | 2 мас.% |
分散剂 диспергатор | ЭБС | 0,5% масс. | ЭБС | 0,5% масс. |
润滑剂/活化剂 Смазка/активатор | ЮАР | 0,5% масс. | ЮАР | 0,5% масс. |
高分子说明/Объяснение аббревиатур полимеров PW=Парафиновый воск POM= Полиформальдегидные и/или ацетальновые смолы ПП=Полипропилен ПЭ=Полиэтилен EVA=Этиленвинилацетат EBS=NN' Этилен-бис-стеарамид СА =Стеариновая кислота | ||||
Из-за окисления титана и титановых сплавов предлагается, чтобы объем металла в соотношении состава не превышал 63 процентов, чтобы избежать возможности трения между порошком при литье под давлением и смешиванием сырья. Как только температура трения становится слишком высокой, возрастает вероятность окисления.
2.3 Уведомления о подготовке исходного сырья
特别 要 控制 混合 喂料 的 投入 材料 顺序 和 温度 控制 控制, 请 见表 2 的 描述 .2 种 喂料 的 程序 建议. 注意 混合 过程 要 以 保护 气氛 进行 的 排除, 注意 所有 高 要 以 气氛分子 黏结剂 或是 粉末 一定 进行 烘干, 确保 没有 水分, 难以 的 蜡和 硬脂 酸 等 低 分子 黏结剂 黏结剂, 建议 以 真空 去 除 水分 ./partikulared Внимание должно быть уделено контролю за порядок материалов исходного сырья и температуры смешанного исходного сырья, как описано в таблице 2. Предлагается процедура смешивания двух видов исходного сырья. Замечено, что процесс перемешивания необходимо проводить для защиты атмосферы от удаления кислорода. Также отмечается, что все макромолекулярные связующие частицы или порошки должны быть высушены для обеспечения отсутствия влаги, воска и стеариновой кислоты, которые трудно высушиваются, являются низкомолекулярными связующими. Рекомендуется удалять воду низкотемпературным вакуумом.
Таблица 2. Предложения по процедуре смешивания сырья
蜡基混合 Восковая основа | 温度 степень | 保温时间(分) Минуты удержания | 转数 об/мин | 气氛 P.G. |
金属粉体预热 Предварительный нагрев и обезвоживание | 105 | 20 | 5 | N2 |
低分子黏结剂投入 Низкий расход полимера | 105 | 20 | 10 | N2 |
主填充剂投入 Основной ввод наполнителя | 120 | 20 | 10 | N2 |
骨架剂投入 Каркасный ввод полимера | 150 | 20 | 10 | N2 |
加压混合 Давление и перемешивание | 160 | 40 | 10~15 | N2 |
急速冷却 Охлаждение | 130 | 20 | 10 | N2 |
塑基混合 Восковая основа | 温度 степень | 保温时间(分) Минуты удержания | 转数 об/мин | 气氛 P.G. |
金属粉体预热 Предварительный нагрев и обезвоживание | 105 | 20 | 5 | N2 |
低分子黏结剂投入 Низкий расход полимера | 105 | 20 | 15 | N2 |
骨架剂与主填充剂入 Каркасный полимер и основной ввод наполнителя | 190 | 20 | 15 | N2 |
加压混合 Давление и перемешивание | 200 | 40 | 15~20 | N2 |
急速冷却 Охлаждение | 165 | 20 | 10 | N2 |
P.ГРАММ.=Защитный газ
03
主要制程/ Основной процесс
Как только исходное сырье готово до литья под давлением, это самое безопасное состояние всего порошка, который может подвергаться воздействию воздуха, но во время нагревания процесса впрыска необходимо соблюдать осторожность, чтобы исходное сырье не оставалось в цилиндре слишком долго. длинная. После сбоя процесса впрыска сырья на основе пластика и настройки машины необходимо установить температуру сопла и зону максимальной температуры в течение 10 минут и отключить температуру, если она не работает, чтобы температура подачи была ниже 150 градусов.
Заготовки из титана и титановых сплавов после литья под давлением ничем не отличаются от заготовок из обычных металлических материалов и могут находиться на воздухе. Порошок из титана и титанового сплава, покрытый связующим, может эффективно блокировать кислород в воздухе. После обезжиривания, будь то обезжиривание растворителем или восстановительное обезжиривание щавелевой кислотой (обезжиривание сильно окисленной азотной кислотой не рекомендуется), прежде всего, убедитесь, что температура на выходе из печи должна быть ниже 50 градусов. Цельсия, чтобы предотвратить окисление, обезжиренная коричневая заготовка пористая, очень легко вступает в реакцию с кислородом воздуха, обратите внимание. Чем короче время размещения коричневой заготовки снаружи, тем лучше, она как можно быстрее попадет в систему спекания.
Конструкция спеченной опорной плиты и камеры для спекания очень важна. Поскольку титан и титановые сплавы имеют высокое сродство к кислороду, они могут захватывать кислород даже в оксиде алюминия (Al2O3) при высокой температуре. Поэтому пластина из циркония (ZrO2) рекомендуется для керамической несущей пластины, но не следует выбирать материал карбонизации или азотирования. Титан и титановые сплавы также обладают сходством с элементами углерода и азота. В предыдущем опыте спекания размещение губчатого титана в камере для спекания в качестве расходуемого блока захвата кислорода было эффективным, но снижало эффективность печи для спекания. Он потребляет много титановой губки за раз, занимает место и потребляет тепло отрицательно.

Вышеупомянутый опыт используется в производстве литья под давлением порошка титана и титанового сплава. Операторы должны быть осторожны. Состояние порошка чистого титана относится к группе высокого риска. Все эти цветные металлы (плотность < 4,5="" г/куб.см)="" имеют="" риск="" взрыва="" пыли,="" хотя="" титан="" и="" титановые="" сплавы="" являются="" наименее="" активными="" цветными="">







