チタン合金は、比強度、耐食性、生体適合性に優れているため、航空宇宙、医療、化学の分野で広く使用されています。しかし、チタンは化学的に活性であり、高温になると酸素や窒素などの元素と容易に反応します。したがって、その鋳造は高真空または不活性ガス保護下で実行する必要があり、これがその独特の製造プロセスを形成します。
インベストメント鋳造とモデルの準備
チタン合金鋳物は通常、インベストメント鋳造を使用して鋳造されます。まず、製品の設計に基づいて金型を作成し、それを使用して溶解可能なワックス型をプレスします。複数のワックス型が「モジュール ツリー」に組み立てられます。その後、モジュールは特殊な耐火コーティング (通常は酸化イットリウムまたはジルコンベース) に繰り返し浸漬され、砂粒子が振りかけられ、十分に厚いシェルを形成するために層が形成されます。
貝殻の焙煎と溶解鋳造
シェルを形成した後、高温で焼く必要があります。一方で、このプロセスによりシェルが硬化し、溶融金属の衝撃に耐える十分な強度が得られます。一方、内部のワックス型を完全に溶かして焼き、中空のキャビティを形成します。中心となるプロセスは溶解と注入であり、これは特殊な装置 - 真空消耗式アーク凝縮炉で実行する必要があります。これは、高純度のチタン原料 (スポンジ チタンなど) または復帰材料を電極として使用し、極度の真空下で高電流アークによって瞬時に溶解します。溶けたチタンの液体は「凝固シェル」（水冷銅るつぼにより端にある凝固したチタンシェルの層）に集まり、次にるつぼを素早く傾けて予熱されたシェルに金属液体を注入します。溶解および注入プロセス全体は真空または不活性雰囲気保護下で完了し、チタン液体の酸化を効果的に防止します。
後処理と品質検査
注湯後、鋳物は金型シェル内でゆっくりと冷却されます。その後、振動や高圧水鉄砲などの機械的手段でシェルを破壊し、鋳物を取り外して切断してモジュール ツリーから分離します。-次に、一連のフォローアップ プロセスが必要です。-
1. ショットブラスト洗浄: 表面に残った耐火物を除去します。
2. 熱間静水圧プレス: これは、鋳物の信頼性を向上させるための重要なステップです。高温高圧の不活性ガス中で、鋳物の内部の小さな引け巣、気孔、その他の欠陥が圧縮され修復され、それにより密度と機械的特性が大幅に向上します。
3. ケミカルミリング：酸洗浄溶液を使用して、機械加工プロセス中に鋳物の表面に形成された酸素豊富な層（アルファ脆化層）を除去します。
4. 機械加工と検査: 鋳物の主要な寸法に対して精密機械加工が実行され、内部および表面の品質が基準を満たしていることを確認するために、X-線や蛍光透過などの非破壊検査技術が使用されます。-
要約すると、チタン合金鋳物の製造は、精密なモデルの準備、特殊な溶解技術、厳密な後処理を統合した複雑なプロセスです。-最終製品の高いパフォーマンスと信頼性を確保するには、各ステップが非常に重要です。
