Che cos'è la microfusione in titanio?

La microfusione in titanio è ideale per le industrie che richiedono elevata resistenza, resistenza alla corrosione e materiali leggeri. È il processo ideale per la produzione di parti complesse e di precisione.

Grazie al suo alto punto di fusione, all'eccellente rapporto resistenza/peso e all'eccezionale biocompatibilità, il titanio è ampiamente utilizzato nelle applicazioni aerospaziali, mediche e industriali avanzate.

Che cos'è la microfusione in titanio?

La microfusione in titanio è un processo di precisione su misura per parti complesse in titanio. Utilizza una tecnica di "replica del modello in cera + stampaggio a conchiglia in ceramica + colata sottovuoto" per produrre componenti in titanio con elevata resistenza, peso ridotto ed eccellente precisione dimensionale.

Poiché il titanio reagisce facilmente con l'aria e la ceramica ad alte temperature, questo processo richiede materiali ceramici speciali come la zirconia e deve essere eseguito in condizioni di vuoto o gas inerte. Ciò garantisce che le parti finali mantengano la loro purezza e integrità meccanica.

In parole povere, è come creare uno stampo in ceramica personalizzato per una parte in titanio, quindi versare il titanio fuso per modellare e solidificare. Questo metodo cattura ogni dettaglio, rendendolo ideale per parti complesse difficili da lavorare.

Vantaggi dei getti in titanio

Geometrie complesse rese possibili

La microfusione consente di ottenere forme molto complesse, come profili alari a parete sottile, strutture a nido d'ape e parti ottimizzate per la topologia.

Eccellente finitura superficiale

Il guscio in ceramica offre una rugosità superficiale di soli 16 μin (0,4 μm), riducendo la necessità di lucidatura e lavorazione secondaria.

Significativa riduzione delle lavorazioni meccaniche

I getti di forma quasi netta riducono al minimo il sovrametallo del materiale a livello millimetrico, riducendo i tempi e i costi di lavorazione del 60-80%.

Supera la fragilità del materiale

La struttura as-cast a grana fine migliora la duttilità e la tenacità. Con il trattamento post-termico, i getti possono eguagliare o addirittura superare le prestazioni delle parti forgiate.

Riduzione del costo totale delle parti

Sebbene il costo unitario della colata sia più elevato, i risparmi derivanti dall'elevato utilizzo del materiale, dalla post-elaborazione minima e dall'assenza di assemblaggio di saldatura lo rendono complessivamente più conveniente.

Tempi di consegna più rapidi

Dalla progettazione alla parte finita, la produzione richiede in genere solo 2-4 settimane, molto più velocemente rispetto alla forgiatura o alla saldatura, consentendo tempi di consegna rapidi per progetti urgenti.

Come viene eseguita la microfusione in titanio?

Creazione stampi

La cera fusa viene iniettata in uno stampo in acciaio per formare un modello di cera preciso che corrisponde alla parte finale in titanio.

Questi modelli in cera possono essere solidi o includere anime in cera per fusioni cave.

Assemblaggio in cera

Più modelli in cera sono attaccati a una materozza centrale, creando un grappolo ad albero che consente la fusione di più parti contemporaneamente.

Costruzione di conchiglie in ceramica

L'albero di cera viene ripetutamente immerso in un impasto ceramico e rivestito di sabbia per costruire un robusto guscio di ceramica.

I metodi moderni utilizzano spesso un guscio a tre strati per una maggiore resistenza.

Sparaffinante

Una volta completato il guscio, la cera viene sciolta e drenata utilizzando vapore ad alta pressione o riscaldamento flash, lasciando una cavità vuota pulita.

Sparo di proiettili

Il guscio in ceramica viene cotto a 1600-1800 ° F (circa 870-980 ° C) per bruciare i residui e rafforzare lo stampo, preparandolo per la fusione.

Colata di metallo

La lega di titanio fusa viene versata nel guscio preriscaldato in condizioni di vuoto o centrifughe per garantire il riempimento completo della cavità.

Rimozione e pulizia dei gusci

Dopo che il metallo si è solidificato, il guscio ceramico viene rimosso utilizzando acqua ad alta pressione, vibrazioni o metodi chimici per esporre la colata di titanio.

Finissaggio

Le fasi finali includono la rimozione dei canali di colata, la rettifica, la lavorazione, il trattamento superficiale e le regolazioni dimensionali secondo necessità.

Quali settori traggono vantaggio dalla fusione a cera persa in titanio?

Con la sua elevata resistenza, leggerezza, resistenza alla corrosione e idoneità per forme complesse, la microfusione in titanio è ampiamente utilizzata nei settori avanzati.

È particolarmente ideale per i settori che richiedono prestazioni eccezionali dei materiali, tolleranze strutturali strette ed elevata flessibilità di progettazione.

Aerospaziale

La lega di titanio è indispensabile nella produzione aerospaziale. La sua resistenza alle alte temperature e le sue proprietà di leggerezza lo rendono ideale per ambienti ad alta velocità, ad alto carico e ad alto calore.

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• Pale di turbine e giranti di compressori.
• Staffe del motore, gondole e alloggiamenti.
• Componenti del carrello di atterraggio e parti del sistema idraulico.
• Telai strutturali ed elementi di controllo aerodinamico.
• Parti strutturali di droni, missili e satelliti.

Industria medica

Il titanio offre un'eccellente biocompatibilità e prestazioni meccaniche. La microfusione consente la sagomatura near-net, rendendo gli impianti e gli strumenti più precisi ed efficienti.

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• Impianti ortopedici (articolazioni dell'anca, ginocchia, fissatori spinali).
• Impianti dentali e basi per protesi.
• Strumenti chirurgici, seghe ossee e stent.
• Alloggiamenti, componenti e parti a bassa magneticità per dispositivi medici.
• Protesi e attrezzature per la riabilitazione su misura.

Attrezzature marine e chimiche

Il titanio offre un'eccezionale resistenza alla nebbia salina e alla corrosione chimica, il che lo rende un materiale ideale per ambienti marini e industriali difficili.

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• Scambiatori di calore ad acqua di mare, alberi di trasmissione e dispositivi di monitoraggio.
• Componenti per l'esplorazione petrolifera e la mappatura sismica.
• Pompe, valvole, raccordi, scambiatori di calore e recipienti di reattori.
• Apparecchiature per la manipolazione di fluidi corrosivi come cloruri, acido solforico e acido fosforico.

Industria automobilistica

Con la spinta per prestazioni elevate e un design leggero, le fusioni in titanio sono ampiamente utilizzate nelle corse, nei veicoli elettrici e nei sistemi motore premium.

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• Giranti per turbocompressori.
• Componenti delle sospensioni e della trasmissione.
• Meccanismi delle valvole e parti di scarico.

Beni di consumo e applicazioni di fascia alta

L'aspetto unico e la resistenza del titanio lo rendono una scelta popolare nei mercati di consumo premium e nelle applicazioni di lusso.

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• Cornici per laptop e smartphone, orologi, montature per occhiali, gioielli in titanio, pentole in titanio fuso.
• Mazze da golf, racchette da tennis e componenti per biciclette.
• Strumenti musicali, beni di lusso e parti di decorazioni architettoniche.

Produzione di utensili e macchinari

Gli utensili fusi in titanio combinano un'elevata robustezza con un'eccellente resistenza all'usura, rendendoli ideali per applicazioni pesanti e di lunga durata.

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• Strumenti di costruzione (piedi di porco, teste di martello, parti di trapani a percussione).
• Utensili elettrici di precisione e utensili manuali ad alta resistenza.

Militare e difesa

Il titanio resiste a urti estremi e corrosione. La sua affidabilità e integrazione strutturale migliorano le prestazioni e la riduzione del peso dei sistemi di combattimento.

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• Piastre corazzate e strutture sottomarine
• Componenti di obici, parti di missili ed elementi di armi da fuoco
• Carri armati e sistemi d'arma aviotrasportati

Leghe di titanio comuni utilizzate nella microfusione e loro proprietà chiave

Titanio grado 2 (Ti-CP)

Offre un'eccellente resistenza alla corrosione, saldabilità e formabilità. La sua eccezionale biocompatibilità e la bassa reattività lo rendono anche un materiale preferito per i dispositivi medici.

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Grado 5 Ti (Ti-6Al-4V)

Rinomato per la sua elevata resistenza, resistenza al calore e resistenza alla corrosione, Ti-6Al-4V è ampiamente utilizzato nei motori aerospaziali critici e nei componenti strutturali. È anche la scelta migliore per gli impianti medici con rigorosi requisiti di biocompatibilità.

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Grado 19 Ti (Beta-C)

Come lega di beta titanio, offre un'eccellente formabilità e stabilità alle alte temperature. Nella microfusione, consente la facile produzione di parti strutturali complesse e resistenti al calore.

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Grado 23 Ti (Ti-6Al-4V ELI)

Pur mantenendo la resistenza, fornisce una maggiore biocompatibilità e resistenza alla fatica. È ampiamente utilizzato in applicazioni mediche di precisione come impianti ortopedici e restauri dentali.

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Capacità produttiva e attrezzature per la microfusione in titanio

La microfusione in titanio si basa su una serie completa di apparecchiature ad alta precisione per garantire la stabilità del processo e la qualità del prodotto. Le attrezzature chiave includono macchine per l'iniezione di cera, camere di essiccazione, autoclavi di deceratura, forni fusori a vuoto, forni di sinterizzazione ad alta temperatura e strumenti di test a ultrasuoni.

I getti tipici in titanio vanno da 5 grammi a 30 chilogrammi. Le dimensioni possono essere personalizzate in base ai disegni del cliente e ai requisiti del progetto, rendendo il processo adatto a qualsiasi cosa, dalle parti mediche in miniatura ai componenti strutturali di medie dimensioni. Preventivo rapido

Macchina per iniezione cera

Autoclave di deceratura

Forno fusorio a vuoto

Forno di sinterizzazione

Metodi di trattamento superficiale per getti in titanio

Dopo la fusione, i componenti in titanio vengono spesso sottoposti a trattamenti superficiali su misura per la loro applicazione.

Questi trattamenti migliorano la resistenza alla corrosione, la resistenza all'usura o soddisfano specifiche esigenze funzionali ed estetiche.

Trattamenti superficiali per migliorare la resistenza alla corrosione

• L'ossidazione termica o elettrochimica migliora lo strato naturale di ossido sul titanio.
• I rivestimenti in metalli preziosi come il platino o l'oro vengono utilizzati per una protezione superiore dalla corrosione.
• I rivestimenti a secco come CVD o PCVD applicano film sottili di TiC, TiN o TiAl sulla superficie.
• I rivestimenti a fascio di ioni o elettroni utilizzano metodi compositi avanzati come i sistemi Pb+Pt.

Trattamenti superficiali per migliorare la resistenza all'usura

• I rivestimenti a umido comportano la placcatura chimica o la spruzzatura per migliorare la durata della superficie.
• La diffusione termica introduce elementi ad alte temperature per indurire lo strato superficiale.
• Il rinforzo in lega basato sulla saldatura utilizza il rivestimento laser o la superficie al plasma per fondere le leghe resistenti all'usura sulla superficie.
• Lo sputtering PVD deposita rivestimenti ceramici duri come TiN o TiC.
• CVD, PCVD e PCD (rivestimenti diamantati) sono ideali per applicazioni di fascia alta che richiedono un'estrema resistenza all'usura.
• L'impianto ionico altera la struttura superficiale iniettando ioni ad alta energia.

Trattamenti funzionali ed estetici

• La lucidatura a specchio migliora significativamente la levigatezza della superficie e l'aspetto visivo.
• La passivazione o l'anodizzazione stabilizza la superficie e consente varie opzioni di colore, aumentando al contempo la resistenza alla corrosione.

Sfide della microfusione in titanio

• Il titanio fuso reagisce fortemente alle alte temperature con ossigeno, azoto, idrogeno e materiali ceramici per stampi, portando spesso a inclusioni, porosità o fessurazioni.
• Con un punto di fusione di circa 3000°F (1649°C), il titanio richiede attrezzature altamente specializzate e un controllo preciso della temperatura durante la fusione e la colata.
• Le leghe di titanio hanno un elevato tasso di restringimento della solidificazione, fino al 2,2%, che richiede una compensazione dimensionale accurata e velocità di raffreddamento controllate.
• I dettagli complessi e gli spessori irregolari delle pareti sono difficili da colare, richiedendo stampi estremamente precisi e sistemi di sfiato avanzati.
• Le polveri di titanio fini sono infiammabili, quindi la lavorazione e la pulizia devono seguire rigorosi protocolli di sicurezza.

Servizi di fusione del titanio

Chalco Titanium offre servizi di microfusione in titanio ad alte prestazioni, fornendo soluzioni personalizzate per i leader globali nei settori aerospaziale, della difesa, dell'energia e dell'industria pesante.

Forniamo produzione end-to-end, dalla progettazione alla produzione di massa, con una forte attenzione alla fusione di precisione di geometrie complesse, parti a parete sottile e applicazioni ad alta resistenza.

Le nostre capacità supportano parti personalizzate che vanno da 5 grammi a 30 chilogrammi. Assistiamo anche nella selezione della lega, nella guida al trattamento termico e nell'ottimizzazione del prodotto per migliorare le prestazioni e l'affidabilità complessive del progetto.

Per sapere come possiamo supportare il tuo progetto di fusione in titanio, contattaci per una consulenza tecnica e un preventivo personalizzato. Preventivo rapido

Esplora le nostre capacità di fusione del titanio

Presentiamo un'ampia gamma di fusioni a cera persa in titanio, dalle parti strutturali complesse ai componenti medicali di alta precisione.

Le nostre soluzioni personalizzate supportano pesi da 5 g a 30 kg, offrendo un'elevata resistenza, un'eccellente finitura superficiale e stabilità dimensionale, perfette per settori impegnativi come quello aerospaziale, medico ed energetico.

Valvola in titanio fuso

Raccordo per tubi in titanio

Punta di freccia per brocciatura di parti in titanio

Girante in fusione di titanio

Chiusura in titanio

Sgancio rapido in titanio per bicicletta

Tubo dell'attacco manubrio della bicicletta in titanio

Brocciatore in titanio a testa larga

Corpo valvola in titanio

Domande frequenti (FAQ)

Il titanio può essere microfuso?

Sì. Il titanio e le leghe di titanio possono essere fusi a cera persa per produrre parti complesse con un'elevata precisione dimensionale, in particolare per applicazioni aerospaziali, mediche ed energetiche.

Tuttavia, a causa dell'elevata reattività del titanio a temperature elevate, il processo deve essere eseguito in atmosfera sottovuoto o inerte.

Che cos'è la microfusione in titanio?

La microfusione in titanio è un processo di precisione quasi netto. Viene creato un modello in cera, rivestito in ceramica, decerato e sinterizzato. La lega di titanio fusa viene quindi versata nello stampo sotto vuoto, seguita dalla rimozione del guscio e dalla finitura finale.

Questo processo è ideale per la produzione di componenti in titanio complessi e a parete sottile ad alta precisione.

Quali materiali per stampi vengono utilizzati per la fusione del titanio?

Le ceramiche a base di zirconia sono le più comunemente usate. Offrono stabilità alle alte temperature e un'eccellente inerzia chimica, prevenendo la reazione con il titanio fuso e garantendo la qualità della fusione.

Perché il titanio è difficile da fondere?

Il titanio reagisce prontamente con ossigeno, azoto e idrogeno ad alte temperature. Ha anche un alto punto di fusione, scarsa fluidità e un restringimento significativo durante il raffreddamento, che complicano il processo di fusione e aumentano il rischio di difetti.

Pertanto, le condizioni di vuoto, i materiali specializzati del guscio e il controllo preciso del processo sono essenziali.

Chi sono le principali aziende di microfusione in titanio?

Chalco Titanium offre capacità complete di microfusione per applicazioni aerospaziali, mediche, di difesa e industriali. Consegniamo getti in titanio di alta qualità in modo rapido e affidabile, il che ci rende un partner di fornitura di fiducia.