一种带辅助电极的钛合金整体自耗电极及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种带辅助电极的钛合金整体自耗电极及其制备方法，该制备方法通过将混合均匀的合金原料加入挤压筒内，通过挤压合金原料从而获得钛合金整体自耗电极，在倒入最后一批合金原料后，将与该原材料成分相同的辅助电极与配套的弹性套筒一起放入挤压筒内，通过挤压实现辅助电极与钛合金整体自耗电极的有效结合，并确保钛合金整体自耗电极与辅助电极轴心同轴，保证铸锭熔炼冶金质量。解决了钛合金整体自耗电极需要与辅助电极在真空自耗熔炼炉内抽真空后焊接，焊接效率低且容易产生氧化、焊瘤等问题，缩短了钛合金20

【技术实现步骤摘要】
一种带辅助电极的钛合金整体自耗电极及其制备方法


[0001]本专利技术涉及钛合金材料加工
，尤其涉及一种带辅助电极的钛合金整体自耗电极及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着航空工业的发展，飞机更新换代的加速，飞机性能不断提高。新型高效飞机首先要求其材料具有质轻、强度高、耐高温、耐腐蚀、抗氧化和加工成形性好等良好的综合性能，既要保证飞机机体和发动机零件在受力、高温、腐蚀和其他作用条件下有较强的工作能力，又要使飞机达到高的技术品质。钛及钛合金由于具有密度低、比强度高(优于铝合金和钢)、耐热、抗冲击和耐腐蚀等优异性能，而且与飞机大量使用的复合材料有很好的电化学相容性，因此钛合金为飞机设计者所青睐，在飞机上的用量不断增加。
[0003]随着钛合金在航空航天领域的广泛应用，对钛合金冶金质量的要求也越来越高。但是，由于我国钛合金铸锭制备相关技术的不过关，与欧美等西方发达国家相比，在钛合金冶金质量上仍存在明显的差距。其中，在钛合金真空自耗熔炼用电极的制备方面，国内通常的工艺方法采用分段压制小块电极，然后通过在氩气保护下的等离子弧焊焊接成整体自耗电极，但是由于焊接工艺与焊接保护设施不稳定，容易导致自耗电极焊不牢、夹杂等质量问题，直接影响铸锭冶金质量。对于钛合金自耗电极制备方面存在的冶金质量问题，目前仍然没有较好的解决办法。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对现有钛合金自耗电极需要在真空自耗熔炼炉内与辅助电极焊接的问题，提供一种带辅助电极的钛合金整体自耗电极的制备方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种带辅助电极的钛合金整体自耗电极的制备方法，包括：
[0006]将用于制备电极的合金原料混合均匀后，分若干批次加入挤压筒内，每加入一次合金原料后，通过第一挤压装置在所述挤压筒内挤压所述合金原料，从而制备得到钛合金整体自耗电极；
[0007]在最后一次加入合金原料后，将与该合金原料成分相同的辅助电极及与该辅助电极配套的套筒依次加入到所述挤压筒内，所述套筒套设在所述辅助电极上；采用第二挤压装置直接挤压所述套筒，进而带动挤压所述辅助电极，以使所述辅助电极与所述钛合金整体自耗电极相结合；
[0008]将压制好的钛合金整体自耗电极取出所述挤压筒，取掉所述套筒，得到带辅助电极的钛合金整体自耗电极；
[0009]将带辅助电极的钛合金整体自耗电极烘干后，放入真空自耗电弧炉内，炉内夹具将所述辅助电极夹紧后，直接进行熔炼，最终获得钛合金铸锭。
[0010]进一步的，所述合金原料包括海绵钛、纯铝及中间合金。
[0011]进一步的，所述纯铝及所述中间合金通过自动混布料机混合均匀，所述自动混布料机具有自动称重功能，所述合金原料的布料、混料全部由计算机按设定的工艺控制，在全封闭系统中自动完成。
[0012]进一步的，所述海绵钛的粒度范围为0.83～25.4mm，所述纯铝的粒度范围为0.5～10mm，所述中间合金的粒度范围为0.05～10mm。
[0013]进一步的，所述第一挤压装置为带凸冲头的挤压机，所述第二挤压装置为带平冲头的挤压机。
[0014]进一步的，所述辅助电极外形尺寸与凸冲头外形尺寸完全一致。
[0015]进一步的，所述挤压筒的两端分别为入料端和挤压端，所述入料端的直径大于所述挤压端的直径，所述入料端与所述挤压端相连接的部分收缩呈锥形。
[0016]进一步的，所述入料端锥形部分与所述挤压筒的轴线之间的夹角为2
°
～15
°
。
[0017]进一步的，所述将带辅助电极的钛合金整体自耗电极烘干包括：
[0018]将带辅助电极的钛合金整体自耗电极烘干放入烘箱，烘箱温度保持在100
‑
150℃，烘干时间大于等于6h，烘干后需在2h内装入所述真空自耗熔炼炉内进行熔炼。
[0019]本专利技术还提供一种带辅助电极的钛合金整体自耗电极，所述带辅助电极的钛合金整体自耗电极通过采用如上任一项所述的制备方法制备得到。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]根据本专利技术提供的带辅助电极的钛合金整体自耗电极及其制备方法，通过每一次将混合均匀的合金原料加入挤压筒内，通过挤压合金原料从而获得具有物理结合的钛合金整体自耗电极，在倒入最后一批合金原料后，将与该原材料成分相同的辅助电极与配套的弹性套筒一起放入挤压筒内，通过挤压实现辅助电极与钛合金整体自耗电极的有效结合，并确保钛合金整体自耗电极与辅助电极轴心同轴，保证铸锭熔炼冶金质量。解决了钛合金整体自耗电极需要与辅助电极在真空自耗熔炼炉内抽真空后焊接，焊接效率低且容易产生氧化、焊瘤等问题，缩短了钛合金20
‑
30％的熔炼时间，提高了钛合金电极熔炼效率，且熔炼得到的钛合金铸锭成分均匀，杂质含量低，钛合金铸锭生产效率大幅提高。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的电极制备方法流程示意图；
[0023]图2为本专利技术的挤压筒结构及挤压装置结构示意图。
具体实施方式
[0024]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面通过具体实施方式结合附图对本专利技术作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0025]请参见图1及图2，一实施方式中的一种带辅助电极的钛合金整体自耗电极的制备方法，该方法具体包括如下步骤：
[0026]步骤S110：将用于制备电极的合金原料10混合均匀后，分若干批次加入挤压筒100内，每加入一次合金原料后，通过带凸冲头200的挤压机，在挤压筒100内挤压合金原料10，从而获得致密的电极，多次重复前述步骤从而制备出钛合金整体自耗电极300。
[0027]具体地，合金原料10包括海绵钛、工业纯铝及中间合金，其中，海绵钛的粒度范围为0.83～25.4mm，中间合金的粒度范围为0.05～10mm，工业纯铝的粒度范围为0.5～10mm。
[0028]海绵钛、工业纯铝和中间合金，通过自动混布料机混合均匀后加入到挤压筒110内。自动混布料机具有自动称重功能，合金原料10的布料、混料全部由计算机按设定的工艺控制，在全封闭系统中自动完成。避免了人为和环境对原料成分和合金均匀性的影响，保证了电极质量。
[0029]挤压筒100的两端分别为入料端110和挤压端120，入料端110与挤压端120相连接，入料端110的直径大于挤压端120的直径，入料端110与挤压端120相连接的部分收缩呈锥形。
[0030]入料端110与挤压端120相连接的部分呈锥形，具体地，入料端110锥形部分与挤压筒100的轴线之间的夹角为2～15
°
。可以方便入料端110内的合金原料10通过挤压致密从而进入到挤压端120内。挤压机上的凸冲头200能够插入到挤压端120内，能够将第一批次的合金原料10挤压成钛合金自耗电极块，之后还能实现上一批次的钛合金自耗电极和本批次的钛合金原料10的有效结合。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带辅助电极的钛合金整体自耗电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将用于制备电极的合金原料混合均匀后，分若干批次加入挤压筒内，每加入一次合金原料后，通过第一挤压装置在所述挤压筒内挤压所述合金原料，从而制备得到钛合金整体自耗电极；在最后一次加入合金原料后，将与该合金原料成分相同的辅助电极及与该辅助电极配套的套筒依次加入到所述挤压筒内，所述套筒套设在所述辅助电极上；采用第二挤压装置直接挤压所述套筒，进而带动挤压所述辅助电极，以使所述辅助电极与所述钛合金整体自耗电极相结合；将压制好的钛合金整体自耗电极取出所述挤压筒，取掉所述套筒，得到带辅助电极的钛合金整体自耗电极；将带辅助电极的钛合金整体自耗电极烘干后，放入真空自耗电弧炉内，炉内夹具将所述辅助电极夹紧后，直接进行熔炼，最终获得钛合金铸锭。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述合金原料包括海绵钛、纯铝及中间合金。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述海绵钛、所述纯铝及所述中间合金通过自动混布料机混合均匀，所述自动混布料机具有自动称重功能，所述合金原料的布料、混料全部由计算机按设定的工艺控制，在全封闭系统中自动完成。4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述海绵钛的粒度范围为0.83～25.4mm，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永锋，康文静，樊宸宇，韦汉彬，刘亮亮，刘和平，
申请(专利权)人：重庆长天航空材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：