钛在熔融状态下非常活泼,长期以来未能找到适合的熔铸方法与造型材料,致使铸钛落后于变形钛合金20多年。1956~1962年美国贝尔(Beal)等开发出真空自耗电弧凝壳熔铸技术,使钛铸件正式进入工业生产。20世纪70年代,开始应用于**航天领域。从70年代以后,钛合金大型薄壁精密铸造技术得到开发与应用。在其材料使用性能接近或等于**钛锻件的前提下,成本降低50%左右,因而铸钛技术得到快速发展。预期在不久的将来,它将取得和变形钛合金同等重要的地位。
真空自耗电弧凝壳炉是生产钛铸件的主要设备,它的原理是:在炉体内,采用钛材料铸锭或锻棒作为母材料电极(负极),水冷铜坩埚充当正极,在真空气氛下,输入低压(25~40V)大电流,两极接近起弧后,熔化钛材料自耗电极端部,滴入坩埚内,形成熔池。在水冷作用下,铜坩埚壁与熔池间形成一层凝壳,保护坩埚不受侵蚀,钛液不受污染。当坩埚内熔池增长至足够量时,停电断弧,快速提升电极,翻转坩埚,将熔融钛水注入静置的或离心转动的铸型中。凝壳炉的优点是,生产效率高,合金成分控制良好。缺点是金属过热度低,需要快速浇注和设备较大的浇注系统。中国**的凝壳炉的浇注量是500kg。美国、前苏联均有1000kg左右的炉子。其他处于试验研究阶段的钛熔铸方法有电子束、等离子和冷壁坩埚感应熔铸法等。
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