Analiza tehnologije obrade metala titanijuma

Kao metalni materijal-visokih performansi,titanijum pokazuje i posebnost i složenost u svojim tehnološkim svojstvima.
 

I. Performanse procesa livenja

II. Performanse tehnologije obrade pod pritiskom
Plastičnost: Na sobnoj temperaturi čisti titan i legure titanijuma imaju nisku plastičnost sa izduženjem i smanjenjem površine mnogo niže od onih od nisko{0}}ugljičnog čelika i čistog aluminijuma. Lako se slomiti. Unutar specifičnog raspona visokih-temperatura, plastičnost je poboljšana, što im omogućava da izdrže velike deformacije. Obrada titanijuma pod pritiskom se uglavnom izvodi u vrućem stanju, a treba izbjegavati obradu u "plavoj zoni lomljivosti" od 200-500 stepeni, jer u suprotnom može doći do očvršćavanja i pukotina.

Otpornost na deformaciju: Titanijum ima veliku čvrstoću, a njegova otpornost na deformaciju na visokim temperaturama je još uvijek veća od otpornosti na nisko{0}}ugljični čelik i legure aluminija. Obrada zahtijeva veliku snagu opreme i uzrokuje ozbiljno habanje kalupa. Usko je povezana s temperaturom obrade i brzinom deformacije: povećanje temperature može značajno smanjiti otpornost na deformaciju, ali se mora kontrolirati ispod temperature faznog prijelaza; niska{3}}deformacija pogodnija je za plastično tečenje titanijuma i smanjuje rizik od pukotina.

Formability: Metodu "male deformacije, više prolaza" treba usvojiti kako bi se izbjegle unutrašnje pukotine uzrokovane jednokratnom-velikom deformacijom. Nakon kovanja, potrebno je brzo hlađenje kako bi se spriječila neravnomjerna -fazna dekompozicija. Pogodan je za procese, kao što su uznemiravanje, crtanje i probijanje. Otkovci imaju gustu unutrašnju strukturu i odlična mehanička svojstva, te se široko koriste u konstrukcijskim dijelovima u svemirskom polju.

Valjanost: Titanijum ima odličnu sposobnost valjanja na visokim temperaturama, sa temperaturom valjanja sličnom temperaturi kovanja. Potrebna je oprema za kontinuirano toplo valjanje u kombinaciji sa zaštitom od inertnog plina. Čisti titan i nisko{2}}legirane legure titana (Gr1, Gr2, Gr5) imaju dobru valjanost i mogu se koristiti za proizvodnju ploča, profila, cijevi i drugih proizvoda.

Ekstrudabilnost: Ekstrudabilnost titanijuma se oslanja na "visoku temperaturu + zaštitu od vakuuma/inertnog gasa". Čisti titan sa dobrom plastičnošću i legura titana tipa + Gr5 su pogodni za obradu ekstruzijom i mogu proizvesti profile sa složenim poprečnim-presjecima (kao što su profili lopatica aero{5}}motora). Za ekstruziju se koristi proces vruće ekstruzije: temperatura predgrijavanja kalupa je oko 400-600 stepeni, brzina ekstruzije je spora, a brzo hlađenje se vrši nakon ekstruzije kako bi se osigurala tačnost dimenzija i ujednačena struktura sekcija.

III. Performanse tehnologije zavarivanja
Zavarljivost: U širem smislu, titanijum ima dobre performanse spoja za zavarivanje, ali je potrebna stroga izolacija od vazduha. U užem smislu, titanijum ima nisku osjetljivost na pukotine zavara, ali legure titanijuma visoke{1}}legure su sklone hladnim pukotinama. Tokom procesa zavarivanja, rastopljeni bazen i zona -zahvaćena toplinom su sklone reakciji s kisikom i dušikom da nastanu krhki i tvrdi Ti₂O₃ i TiN kako bi se smanjila žilavost zavarenog spoja. Brzo hlađenje je sklono formiranju martenzitne strukture, povećavajući tvrdoću i rizik od pucanja spoja.

Formiranje zavara: Rastopljeni titanijum ima lošu fluidnost, a formiranje šava je sklono problemima kao što su nejednaka širina, prekomerno pojačanje i hrapava površina. Parametre zavarivanja treba optimizirati u kombinaciji sa zaštitom od argona kako bi se osiguralo jednolično i glatko formiranje zavara. Uobičajene metode zavarivanja uključuju zavarivanje inertnim gasom od volframa (TIG) i zavarivanje u plazmi. Materijali za zavarivanje trebaju koristiti žice za zavarivanje od legure titana koje odgovaraju sastavu osnovnog metala kako bi se izbjegla segregacija sastava.
Osetljivost na pukotine zavara: Čisti titanijum i legure titanijuma tipa - imaju izuzetno nisku osetljivost na pukotine zavara, pri čemu su glavni rizik vruće pukotine; + tip i - tip legure titanijuma su sklone hladnim pukotinama. Kontrolne mjere uključuju: strogo čišćenje osnovnog metala i površine žice za zavarivanje prije zavarivanja; predgrijavanje prije zavarivanja; sporo hlađenje nakon zavarivanja i žarenje za ublažavanje naprezanja radi smanjenja naprezanja i tvrdoće zgloba.

Sklonost ka-otvrdnjavanju nakon zavarivanja: Zbog strukturalne transformacije i jačanja čvrstog rastvora, zavareni spojevi od legure titanijuma imaju očiglednu tendenciju ka očvršćavanju nakon{1}}vara. Ima tvrdoću obično 10%-30% veću od tvrdoće osnovnog metala da otežava naknadnu obradu rezanja. Potrebna nam je toplinska obrada nakon -zavarivanja da poboljšamo strukturu spoja, smanjimo tvrdoću i poboljšamo žilavost i performanse obrade. Detekcija grešaka nakon zavarivanja može otkriti unutrašnje defekte kao što su pore i pukotine za dijelove za zavarivanje sa visokim zahtjevima.