Pokonanie problemu reaktywności przy odlewaniu części samolotowych
Stopy tytanu (Ti) są powszechnie używane w przemyśle lotniczym i kosmicznym ze względu na dużą wytrzymałość, niską gęstość, odporność na korozję i trwałość tego metalu. Duże elementy tytanowe produkuje się zazwyczaj w procesie obróbki cieplno-chemicznej. Ze względu na wysoką jakość i niezawodność uzyskiwanych elementów jest to obecnie metoda preferowana w porównaniu z tańszymi technikami odlewniczymi. Aby doskonalić jakość produktów odlewanych i jeszcze bardziej zredukować koszty, z inicjatywy chińsko-europejskiego konsorcjum powołano finansowany przez UE projekt "Casting of large Ti structures" (COLTS) . Odlewanie to proces polegający na wlewaniu roztopionego metalu do pustej formy, w której następnie zastyga on w pożądanym kształcie. Chiński zespół wniósł do projektu rozległą wiedzę na temat odlewania i spawania elektronowego stopów tytanowych. Uzupełnieniem tej wiedzy była wiedza grupy europejskiej w zakresie modelowania komputerowego odlewania i spawania oraz badania mikrostruktury i właściwości materiałów. Do demonstracji wybrano duży cylinder, sześcienną ramę przestrzenną, ościeżnice drzwiowe i połączenie krzyżowe zawierające wielu cienkościennych komponentów. Stopione stopy tytanowe są wysoce reaktywne i muszą być topione w specjalnych warunkach ograniczających ich temperaturę. To z kolei utrudnia wypełnianie form, szczególnie w przypadku cienkich lub dużych odlewów. Badacze zastosowali powłokę metalową na wytrzymałych woskach opracowanych przez konsorcjum, aby wykonać ostateczne formy do odlewania elementów, z ograniczonymi odkształceniami wosku. Powłoki znacząco zmniejszyły reaktywność ze stopionym stopem. Elementy spawane i odlewane wykazują obiecujący potencjał, by spełnić wymagania dotyczące wymiarów, wykończenia powierzchni i właściwości mechanicznych. Przeprowadzone następnie modelowanie wskazuje, że procesy można by zoptymalizować, by w całkowicie spełnić te wymagania. Komponenty stworzone w ramach projektu zostały wyeksponowane w muzeum Europejskiej Agencji Kosmicznej, co jest dowodem dużego znaczenia omawianych prac. Technologia odlewania opracowana w projekcie COLTS już niedługo pozwoli tworzyć zaawansowane podzespoły dla sektora aeronautycznego, charakteryzujące się mniejszym wpływem na środowisko w całym cyklu życia. Wyniki projektu wspomogą europejski przemysł lotniczy i kosmiczny, niosąc przy tym korzyści dla wielu innych dziedzin, w których używane są części tytanowe.
Słowa kluczowe
Tytan, Ti, stop, lotniczy, odlewanie, forma, modelowanie, egzemplarze demonstracyjne, powłoka, wosk
