钛合金铸造真空自耗电弧炉熔炼参数设置.pdf

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1、制造技术研究航天制造技术钛合金铸造真空自耗电弧炉熔炼参数设置11112魏芳侯敏侯继伟柳森武建强（1.北京星航机电装备有限公司，北京100074；2.二炮驻北京星航机电装备有限公司军事代表室，北京100074）摘要：为了解决钛合金熔炼过程中参数设置不当、凝壳重量大、材料浪费多和合金液温度偏低的问题，采用理论分析和计算，对熔炼参数进行设置。通过实验验证，将凝壳重量控制在合理范围，铸件表面质量显著提高。将得到的熔炼参数用于指导生产实践，获得了良好的效果。关键词：钛合金；熔炼参数；真空自耗熔炼MeltingParametersSettingofTitaniumAlloyCast

2、ingbyVARFurnace11112WeiFangHouMinHouJiweiLiuSenWuJianqiang(1.BeijingEquipmentLimitedCorporationofXinhangMechanics&Electricity，Beijing100074;2.TheSecondArtilleryForcesinBeijingEquipmentLimitedCorporationofXinhangMechanics&Electricity，Beijing100074)Abstract：Problemsweresolvedonheavyconcret

3、ingshell,excessivematerialwastingandlowtemperatealloyfluidwhentitaniumalloywasmeltedbyVAR.Themeltingparametersweremountedthroughtheoryanalysisandcalculation.Basedonexperimentvalidating,theconcretingshellweightwascontrolledundertheproperrange,andcastingsurfacequalitywasenhancedremarkably.

4、Theparameterswereusedinpracticeandgoodresultsweregained.Keywords：titaniumalloy；meltingparameters；VAR(vacuumarcremelting)1引言2熔炼参数理论分析及计算钛和钛合金的工业生产，不论是重熔的自耗电极由于熔融钛化学活性高，因此采用水冷铜坩埚进或锻造用的开坯料，或是异型铸件，大多都是通过真行熔炼。在熔融过程中电弧把热能传送到钛和钛合金[1]空自耗电极电弧熔炼来获得的。熔炼过程中当合金熔池表面，为确保水冷铜坩埚不被熔化，在水冷铜坩熔化进入坩埚后，熔液在水冷系统的作

5、用下温度呈现埚内侧表面与液态金属熔池之间有一个具有一定厚下降趋势，因此熔液温度不易提高。当熔炼参数设置度的完整的凝壳，为此在熔池与凝壳的交界面的温度不当时，合金液温度会更低，这种情况将严重影响铸为金属结晶的温度，从而在熔池与这个交界面就形成件成形和铸件表面质量，具体体现在铸件薄壁处出现了一个存在温度差的变化的温度场，凝壳厚度取决于浇不足、铸件表面冷隔流痕缺陷多、铸件体孔洞类缺这个温度场，即温度场或过热度。过热度越大，凝壳[1]陷多。单纯依靠试验手段进行参数设置，会出现进电厚度越小。研究结果表明这个温度场的变化很大程母排严重振颤、短弧、金属液滴严重喷溅等现象，造度上取决于

6、电弧输入的能量（即电参数）——熔炼电成熔炼失败，试验工作量大。为此本文采取理论分析、压与电流，电弧长度与熔炼速度。计算与实验验证相结合的方法进行熔炼参数设置。图1为真空自耗电极电弧熔炼浇注炉的熔炼浇注工艺流程，包含准备期（装炉抽真空）、引弧期、正作者简介：魏芳（1973-），博士后，材料加工工程、材料学专业；研究方向：铝合金、钛合金铸造技术。收稿日期：2014-04-0147制造技术研究2014年8月第4期常熔炼期、停弧浇注和铸件冷却五个步骤。检查熔炼炉各部件功能是否正常准引启动电源供电备弧期期清理炉室下降自耗电极起弧：装卡自耗电极装正正常熔炼时间根据炉常所需金属量确定

7、放置引弧料抽熔真炼启动离心盘，转速按闭炉抽真空空期需要选定铸件随炉冷却铸停件弧停弧，快速提升电冷浇极，翻转坩埚浇注出炉却注图1真空自耗电极电弧熔炼浇注炉的熔炼浇注工艺流程2.1熔炼电流分析及计算根据设备条件，配备了Φ220mm和Φ160mm两钛合金真空自耗熔炼采用低电压大电流，它的额种规格的电极直径，由式（1）、（2）和（3）对熔炼定电流由熔炼炉型号大小确定。熔炼起弧有一个瞬时参数进行计算，结果见表1。短路过程，为了避免线路过载，应设置较小的弧电负荷，见图2。起弧后应采用正常熔炼的20%～25%的较小电流预热自耗电极和凝壳，以加快随后的熔