Получение заготовок ковкой

Основное оборудование для ковки на прессах выбирают в зависимости от массы заготовки, парка машин и степени их загрузки. Для изготовления крупных поковок из слитков применяют гидравлические прессы. В отличие от молотов деформация металла в них осуществляется статистическим давлением, т.е. постепенно в течение нескольких десятков секунд. Усилие в них создается с помощью жидкости (эмульсии или минерального масла). Ковочные гидравлические прессы изготавливают усилием 5...1000 кН. В них передача энергии рабочему органу осуществляется с помощью жидкости высокого давления. Приводы в гидравлических прессах по конструкции делятся на насосные, насосно-аккумуляторные и мультипликаторные.

Возникающие в процессе работы гидропресса силы замыкаются в станине и на фундамент не передаются. Фундаменты гидропрессов значительно дешевле молотовых.

Недостатком гидропрессов является их тихоходность, невысокая производительность и сложность в эксплуатации из-за наличия жидкости высокого давления, с которой могут работать только специально обученные рабочие.

Машинная ковка осуществляется на ковочном оборудовании - на ковочных прессах. Тяжелые поковки куют исключительно на гидравлических ковочных прессах.

Для осуществления ковочных операций пользуются универсальным и реже специальным кузнечным инструментом. Кузнечный инструмент для ковки можно подразделить на основной и вспомогательный. В последний включается инструмент для удерживания и манипулирования заготовками и поковками, а также измерительный инструмент.

Оборудование для ковки выбирают в зависимости от режима ковки данного материала или сплава, массы поковки и ее конфигурации. Необходимую мощность оборудования обычно определяют по приближенным формулам или справочным таблицам. В данной работе ковку выполняют на ковочных гидравлических прессах. Гидравлические прессы - машины статического действия; продолжительность деформации на них может составлять от единиц до десятков секунд. Металл деформируется приложением силы, создаваемой с помощью жидкости (водной эмульсии или минерального масла), подаваемой в рабочий цилиндр пресса. При конструировании деталей необходимо иметь в виду, что поковки, изготовляемые свободной ковкой, должны быть наиболее простыми, прямыми, симметричными, очерченные цилиндрическими поверхностями или плоскостями. В местах сложной конфигурации прибегают к напускам в целях упрощения поковки. Следует избегать в поковках конических и клиновых форм, ребристых сечений. Нельзя допускать бобышек, выступов и т. п. на основном теле поковки, в частности внутри развилки деталей.

Производство титана

Для производства титана применяют главным образом рутил (ТiO2), ильменит (ТiO2-FeO) и перовскит (ТiO2*CaO). В связи с большим сродством титана к кислороду восстановить его из двуокиси (ТiO2) не удается. Поэтому двуокись титана сначала переводят в тетрахлорид титана (TiCl4), а затем из последнего получают чистый металл. Основным исходным сырьем для производства титана являются рутиловый и ильменитовый концентраты, которые получают обогащением титановых руд.

Для получения четыреххлористого титана рутил смешивают с коксом, древесным углем или графитом и каменноугольным пеком. Из полученной смеси изготовляют прессованием брикеты, которые затем в герметически закрывающихся печах прокаливают при температуре 800-900° С. Полученные пористые брикеты подвергают хлорированию в специальных установках при температуре 800-850° С.

Тетрахлорид титана в виде паров вместе с другими газообразными продуктами хлорирования поступает в пылеочиститель, где поддерживается температура 150-200 °С с тем, чтобы предотвратить в нем конденсацию паров TiCl4. Очищенную от пыли смесь хлоридов направляют для охлаждения в конденсаторы.

Тетрахлорид титана концентрируется - накапливается в конденсаторах главным образом в жидком виде. Он содержит примеси в виде хлористых соединений других металлов, от которых освобождаются путем отстаивания, фильтрации и фракционной перегонки. В результате очистки получают тетрахлорид титана в виде бес­цветной прозрачной жидкости.

Для восстановления титана из TiCl4 существует несколько способов. Лучшим из них, получившим широкое распространение, является магнийтермический. Восста­новление титана из TiCl4 производится магнием в специальных печах, называемых реакторами. Для этого магний высокой чистоты в виде чушек загружают в стальной стакан реактора и затем реактор плотно закрывают крышкой. Далее из реактора откачивают воздух, наполняют его аргоном и подают туда TiCl4. Скорость подачи тетрахлорида титана должна быть такой, чтобы температура внутри реактора поддерживалась в пределах 800-850° С, в противном случае материал реактора будет взаимодействовать с восстановленным титаном.

Металлический титан выпадает на дно и стенки стального стакана и спекается в плотную губчатую массу, содержащую чистый и хлористый магний. Образующийся в результате реакций жидкий хлористый магний периодически удаляется. После окончания процесса и охлаждения стакана из него извлекают полученный продукт. Примерный состав губчатой массы: 65-55%Ti, 25-30% Mg и 10-15% MgCl2.

Для удаления металлического и хлористого магния полученный титан подвергают рафинированию вакуумной сепарацией. Для этого стакан с реакционной массой закрывают крышкой, имеющей отверстия, затем поворачивают вверх дном, устанавливают в печь, создают вакуум 10-3 мм рт. ст. и нагревают до 900-950° С. При этом металлический и хлористый магний испаряются и проходят через отверстия в крышке стакана, конденсируются на конденсаторах, переходя из паров в жидкое, а затем в твердое состояние, и собираются в нижней части печи.

Полученную титановую губку переплавляют в дуговых вакуумных печах и металл разливают в слитки. Плавка под вакуумом позволяет дополнительно очистить титан от влаги, водорода, металлического и хлористого магния. Слитки изготовляют массой до 5 кг и более. Их обрабатывают давлением для получения различных про­филей.

Технический титан высокой чистоты содержит не более 1% примесей. Хлористый магний (побочный продукт при производстве титана) можно использовать для получения магния, а хлор (побочный продукт при электролизе магния) и магний рационально применять при производстве титана.

Согласно ГОСТу титан выпускается следующих марок: ТГ0 (99,65% Т), ТГ1 (99,21% Т), ТГ2 (99,18% Т).