ویژگی های فرآیندی تیتانیوم خالص صنعتی: شکل دهی، جوشکاری و ماشینکاری

تیتانیوم خالص صنعتی یک آلیاژ آلفا است: شبکه بسته‌شده شش ضلعی-در دمای اتاق پایدار است و به فاز بتای مکعبی متمرکز{{1}در بالای حدود 882 درجه سانتی‌گراد تبدیل می‌شود. این فلز دارای کشیدگی 50 تا 60 درصدی در شرایط خلوص بالا و کاهش 0 درصد اضافی و کاهش 0 درصدی از ناحیه است. ناخالصی های جایگزین استحکام را به شدت افزایش می دهند. به همین دلیل است که چند دهم درصد اکسیژن و آهن، فلز نرم نرم را به ماده ای ساختاری تبدیل می کند که هنوز شکل پذیر است.

ساختار و شیمی پایه

مقادیر بالا الزامات آنیل شده ASTM B265 است که نوار تیتانیوم، ورق و صفحه را پوشش می دهد. میله و بیلت به ASTM B348، لوله برای کندانسورها و مبدل های حرارتی به ASTM B338، و گریدهای ایمپلنت به ASTM F67 سفارش داده شده است.

شکل پذیری سرد و برگشت فنری

تیتانیوم خالص تجاری به خوبی کشیده می شود، خم می شود و به خوبی کشیده می شود و درجه 1 به طور معمول در مواردی که شکل گیری شدید مورد نیاز است انتخاب می شود. دو ویژگی فرآیند بر طراحی ابزار چیره است. اولاً، مدول الاستیک حدود 102 گیگا پاسکال تقریباً نصف فولاد است، بنابراین فنر پشتی بزرگ است و شعاع خم باید باز شود یا قسمتی از آن خم شود. دوم، گال‌های تیتانیوم در برابر ابزارهای فولادی، بنابراین قالب‌های شکل‌دهی معمولاً با یک ترکیب کششی سنگین صیقل داده، روکش یا روانکاری می‌شوند. کشش عمیق از شکل‌دهی گرم سود می‌برد و آنیل‌های میانی، شکل‌پذیری را پس از کاهش سنگین بازیابی می‌کنند.

جوشکاری و بی اثر-حفاظت گاز

تیتانیوم را می توان با فرآیندهای قوس تنگستن گاز، پلاسما و پرتو الکترونی جوش داد، اما حوضچه مذاب و فلز داغ پشت آن باید تا زمانی که دما به کمتر از 600 درجه سانتیگراد کاهش یابد، محافظت شود. سپرهای عقب، گاز پاکسازی در قسمت پشتی اتصال و آرگون تمیز و خشک روش استاندارد هستند. دریافت اکسیژن و نیتروژن به صورت تغییر رنگ قابل مشاهده است: سطح نقره ای یا نی روشن قابل قبول است، در حالی که اکسید آبی یا خاکستری نشان دهنده آلودگی و از دست دادن شکل پذیری در ناحیه جوش است. فلز پرکننده برای مطابقت یا کمی کمتر{4}} با درجه پایه انتخاب می شود.

ماشینکاری و تکمیل سطح

رسانایی حرارتی تیتانیوم خالص حدود 22 W/(mK) است که فقط کسری از فولاد یا آلومینیوم است، بنابراین گرمای تولید شده در لبه برش نمی تواند به داخل تراشه فرار کند. سرعت های برش برای تراشکاری و فرزکاری با ابزار کاربید معمولاً در محدوده 30 تا 60 متر در دقیقه، با تغذیه بالا برای هر دندان، هندسه مثبت تیز، خنک کننده فراوان و اتصال سفت و سخت است. ترشی کردن در حمام اسید هیدروفلوئوریک نیتریک، لایه سطحی غنی شده اکسیژن- باقیمانده از عملیات گرم یا عملیات حرارتی را حذف می‌کند، و توالی رسوب زدایی و تمیز کردن در ASTM B600 توضیح داده شده است.

سوالات متداول

Q:چرا تیتانیوم در حین شکل گیری اینقدر به عقب برمی گردد؟
پاسخ: مدول الاستیک آن حدود 102 گیگا پاسکال است، تقریباً نصف فولاد، بنابراین یک تنش قابل مقایسه دو برابر کرنش الاستیک ایجاد می کند و وقتی بار برداشته می شود، قطعه بیشتر شل می شود.

Q:دمای تبدیل تیتانیوم خالص چقدر است؟
A: تبدیل آلفا به بتا برای تیتانیوم بدون آلیاژ در حدود 882 درجه سانتیگراد رخ می دهد، با عناصر آلیاژی که این دما را افزایش یا کاهش می دهند.

Q:برای ترسیم عمیق از کدام درجه باید استفاده کرد؟
پاسخ: درجه 1 با کمترین میزان اکسیژن و آهن شکل پذیرترین است و درجه 2 در مواردی استفاده می شود که به استحکام بیشتری در شدت شکل دهی متوسط ​​نیاز است.

Q:چرا باید جوش های تیتانیوم تا این حد در پشت قوس محافظت شوند؟
پاسخ: جذب اکسیژن و نیتروژن در حالی که فلز در دمای تقریباً 600 درجه سانتیگراد قرار دارد ادامه می یابد، بنابراین برای انعطاف پذیر نگه داشتن ناحیه تحت تأثیر جوش و گرما{1}}به یک محافظ عقب و پاکسازی پشتی نیاز است.

Q:چرا تیتانیوم با سرعت برش پایین ماشین کاری می شود؟
A: هدایت حرارتی پایین گرما را در لبه برش متمرکز می کند، بنابراین سرعت های بالاتر باعث سایش سریع ابزار می شود. پاسخ معمول سرعت کمتر، تغذیه سنگین تر و تحویل موثر مایع خنک کننده است.

Q:ترشی برای چی؟
الف: ترشی اسید، اکسیژن{0}غنی شده و مقیاس آلفای تشکیل شده در حین کار گرم یا بازپخت را حذف می کند، خستگی را بازیابی می کند و عملکرد را شکل می دهد. این عمل در ASTM B600 توضیح داده شده است.