Alla fine degli anni ’40, la tecnologia VAR (elettrodo di fusione ad arco con autoconsumo sottovuoto) è sostanzialmente maturata. In termini di processo di fusione, per elementi di gruppi complessi di leghe di titanio di grado aerospaziale e per rotori, viene generalmente adottato il processo VAR tre volte al fine di migliorare l'uniformità della composizione del lingotto, ridurre i difetti come inclusione e segregazione e migliorare la consistenza della qualità del lotto.
Per le leghe di titanio Ti-6246, Ti-17 e Ti-1023 contenenti più elementi stabilizzanti (Mo, Cr, Fe, ecc.), è necessario ridurre la densità di corrente durante l'ultima Fusione VAR per inibire la generazione di una grave segregazione dendritica degli elementi stabilizzanti controllando la velocità di fusione e solidificazione.
Allo stato attuale, lo sviluppo di alcuni applicabili alla fusione VAR, nuovi mezzi di monitoraggio, come la società statunitense ATI utilizzata per prevenire la tecnologia di rilevamento dell'arco laterale e della posizione dell'arco, l'operatore può osservare il movimento dell'arco e il contorno del materiale fuso tridimensionale Immagine. Inoltre, alcuni software di simulazione della fusione di nuova concezione, in grado di simulare numericamente l'effettivo processo di fusione.
Oltre al metodo di fusione VAR, per la preparazione di lingotti di leghe di titanio è stata sviluppata la fusione a cuore freddo (CHM), che viene classificata in due tipi a seconda della fonte di calore, ovvero fusione a cuore freddo con fascio di elettroni (EBCHM) e fusione a freddo al plasma. fusione del focolare (PACHM). La pratica dimostra che la fusione a letto freddo è significativamente migliore della fusione VAR nell'eliminare inclusioni ad alta densità, inclusioni a bassa densità e migliorare l'omogeneità compositiva, realizzando così una produzione pura "senza difetti" di materiali in lega di titanio e diventando una tecnologia di fusione indispensabile per la produzione di leghe di titanio ad alte prestazioni, multicomponente e di elevata purezza.
Attualmente, gli Stati Uniti hanno realizzato la produzione industrializzata di lingotti in lega di titanio di alta qualità con fusione a fuoco freddo e il metodo di fusione a fuoco freddo negli standard dei materiali, come lo standard GE "forgiatura di alta qualità del titanio Ti-17 parti in lega" prevede che: le leghe di titanio utilizzate per le parti rotanti diano priorità all'uso di materiali di grado C, ovvero fusione a fuoco freddo + autoconsumo sotto vuoto (HM + VAR); Materiali di grado C; Grado C + VAR; I materiali di grado C sono utilizzati preferibilmente per le leghe di titanio. VAR); Il grado C può sostituire il grado B (fusione per autoconsumo sotto vuoto tre volte); altri standard "Alta qualità e qualità standard + parti forgiate in lega di titanio Ti-6Al-4V", "Lame in lega di titanio Ti-6Al-4V di alta qualità", " Parti in titanio Ti-6242 forgiate di alta qualità", ecc. È incluso anche il materiale "HM+VAR" di altissima qualità.
La tecnologia di fusione a forno freddo a fascio di elettroni sta fondendo leghe di titanio all'interno di una camera chiusa del forno a vuoto, e i progressi tecnologici compiuti negli ultimi anni includono: il miglioramento della disposizione del forno, ottenendo billette di lingotti di diverse forme (lingotti piatti quadrati, lingotti cavi a pareti spesse ) e migliorare l'efficienza produttiva; e l'adozione della tecnologia di simulazione digitale della fusione, che può simulare accuratamente la morfologia tridimensionale del bagno fuso, le condizioni interfacciali liquido-solido, le condizioni di interfaccia delle pareti laterali e la previsione della temperatura del lingotto durante la fase di solidificazione transitoria. L'organizzazione statunitense per gli standard dei materiali aerospaziali ha sviluppato un unico focolare freddo per la produzione di standard di materiali in leghe di titanio, ovvero AMS6945 (tenendo conto della volatilizzazione degli elementi di Al ad alta pressione di vapore in condizioni di alto vuoto durante la fusione dell'EBCHM, la necessità di aumentare adeguatamente il contenuto di Al ), in modo che una singola fusione EBCHM di fogli Ti-6Al-4V invece di fusione VAR o prodotti in fogli "HM + VAR".
Un altro uso importante della fusione a forno freddo con fascio di elettroni è il riciclaggio dei residui di titanio e TIMET ha lanciato un'attività di riciclaggio chiamata "Toll Melting", che consente il riciclaggio a circuito chiuso dei residui di scarto di titanio forniti dal cliente in lingotti o billette intermedie utilizzando la fusione EBCHM. , garantendo che le materie prime dei clienti ritornino nella catena di fornitura dei prodotti, riducendo ulteriormente i costi. Nel 2015 VSMPO ha installato un forno fusorio ad arco a conchiglia (SAR: Skull Arc Melting), realizzando il riciclo dei residui di titanio ad alto valore aggiunto (trucioli e grumi di titanio) e ottenendo grandi vantaggi economici. Secondo le statistiche, negli ultimi dieci anni la Cina si è dotata di quasi 10 set di forni fusori a focolare freddo a fascio di elettroni, rispettivamente nel Gruppo Baoti, nel Gruppo Baosteel, nel Luoyang Shuangrui Wanji, nello Yunnan Titanium Industry, nel Qinghai Jouneng Titanium Industry, nel Panzhihua Cloud Titanium Industria, materiali aerospaziali Shaanxi Tiancheng e altre imprese.
Ci sono solo tre forni di fusione al plasma a letto freddo in Cina, rispettivamente per l'Istituto cinese di ricerca sui materiali per l'aviazione di Pechino per lo sviluppo aerospaziale, per l'Istituto dei metalli dell'Accademia cinese delle scienze e per l'acciaio speciale Baosteel. La fusione al plasma a letto freddo richiede gas inerte Ar o He come fonte di calore, He è il miglior mezzo di plasma, l'uso del gas He per ottenere un'elevata efficienza termica, ma a causa della mancanza di risorse di gas He in Cina, il prezzo elevato di gas He comporta costi di fusione elevati, la produzione industriale è limitata. L’efficienza termica ottenuta utilizzando il gas Ar è bassa e il surriscaldamento della fusione è ridotto, il che influisce sulla velocità di fusione, portando al lento sviluppo della tecnologia di fusione al plasma a letto freddo in Cina. Al momento, gli standard nazionali relativi alle barre di leghe di titanio e ai pezzi forgiati per il settore aerospaziale e per i rotori (compresi gli standard militari nazionali e gli standard aeronautici) non hanno ancora incluso il metodo di fusione a letto freddo. Dovremmo sfruttare appieno le vantaggiose risorse globali degli istituti nazionali di progettazione di motori aeronautici, degli istituti di ricerca ingegneristica e applicativa, dei produttori di titanio, dei produttori di forgiati e delle principali fabbriche di motori, ecc., e formare un gruppo di lavoro congiunto per promuovere l'applicazione di tecnologia di fusione a letto freddo nella produzione di materiali in lega di titanio di alta qualità di grado aerospaziale. Applicazione.
