Kako se proizvode ploče od legure titanijuma: proces korak-po-korak

Od sunđera do tanjira: Pregled

Proizvodnja ploča od legure titana je višefazni proces u kojem svaki korak određuje konačnu mikrostrukturu, mehanička svojstva i kvalitet površine. Put teče od pripreme sirovine preko topljenja, livenja, kovanja, valjanja, termičke obrade, kondicioniranja površine i pregleda. Ovaj članak objašnjava svaku fazu sa parametrima koji su važni za inženjere koji određuju ili kupuju titanijumsku ploču.

1. Priprema sirovina

Proces počinje sa titanijumskim sunđerom, odabranim prema stepenu čistoće, i dodacima za legiranje kao što su aluminijum{0}}glavna legura vanadijuma, molibden ili nikl. Hemijski sastav i sadržaj nečistoća u punjenju moraju se kontrolirati u strogim granicama jer elementi poput kisika, dušika i vodonika imaju snažan utjecaj na čvrstoću i duktilnost. Pomiješane sirovine se presuju u elektrode, koje se zatim zavaruju kako bi se formirala potrošna elektroda za topljenje.

2. Topljenje

Topljenje se vrši pod vakuumom kako bi se spriječila oksidacija i prikupljanje plina. Vakuumsko lučno topljenje (VAR) je standardni put; Visok-klase integriteta se dvostruko- ili trostruko-tope radi poboljšanja homogenosti i uklanjanja isparljivih nečistoća. Proizvedeni ingot je hemijski ujednačen, gust cilindar, tipično od 500 mm do preko 1000 mm u prečniku u zavisnosti od talionice.

3. Kovanje

Ingot se prvo vruće-kuje na otvorenoj-presi da se razbije livena struktura. Inicijalna razgradnja se vrši znatno iznad beta transusa (tipično 1150-1200 stepeni za uobičajene alfa-beta legure), nakon čega slijedi rad u alfa-beta polju na nižim temperaturama radi rafiniranja zrna. Kovanjem se ingot pretvara u ploču potrebne širine i debljine, eliminišući poroznost livenja i zatvarajući unutrašnje defekte.

4. Rolling

Ploča se vruće-valja na mlinu za ploče u više prolaza, pri čemu se temperatura valjanja kontroliše u odnosu na beta transus klase. Na primjer, Ti-6Al-4V (Grade 5) se obično valja u alfa-beta polju oko 950 stepeni nakon početnog sloma, dok se komercijalno čisti tipovi valjaju na nižim temperaturama. Srednje žarenje između prolaza vraća obradivost. Rezultat je ploča ujednačene debljine, ravnosti i kontrolirane mikrostrukture.

5. Toplinska obrada

Toplinska obrada se koristi za postavljanje konačnih svojstava. Žarenje uklanja zaostalo naprezanje i omekšava materijal: CP razredi se žare oko 650–760 stepeni, Grade 5 oko 700–790 stepeni. Za alfa-beta legure, tretman rastvorom i starenje mogu značajno povećati čvrstoću, ali smanjiti duktilnost, tako da se temperament bira tako da odgovara primjeni. Brzina grijanja, vrijeme zadržavanja i brzina hlađenja su kontrolirani.

6. Kondicioniranje i završna obrada površine

Nakon valjanja, ploča se uklanja kamenac mljevenjem ili kiselinom, a površinski nedostaci uklanjaju se lokalnim brušenjem. U zavisnosti od specifikacije, ploča može biti hladno-valjana za bolju površinu i ravnost, izravnana, izrezana na veličinu i isporučena sa ukiseljenim, pjeskarenim, poliranim ili mašinski obrađenim površinama. Tolerancije dimenzija slijede ASTM B265 ili GB/T 3621.

7. Inspekcija i sertifikacija

Završne ploče se ispituju na hemijski sastav, vlačna svojstva, tvrdoću i, gdje je potrebno, ultrazvučnu čvrstoću. Certifikati za ispitivanje mlina prema EN 10204 3.1 dokumentiraju rezultate. Vazduhoplovstvo može zahtijevati dodatno testiranje prema AMS 4911 ili specifikacijama kupaca.

FAQ

Zašto se titan topi pod vakuumom?

Rastopljeni titanijum brzo reaguje sa kiseonikom, azotom i vodonikom u vazduhu, što bi moglo da napravi krhkost metala i stvori inkluzije. Vakuumsko lučno pretapanje eliminiše ovo podizanje i takođe uklanja isparljive nečistoće, dajući čist, homogen ingot.

Koja je razlika između ploče i ploče?

Prema ASTM B265, lim je materijal debljine manje od 4,75 mm (0,187 in), a ploča je 4,75 mm i deblja. Oba su pokrivena istim standardom, ali se prakse valjanja i ravnanja razlikuju.

Koje vrste titana su najčešće za ploče?

Komercijalno čiste klase Gr1–Gr4, Ti-6Al-4V (Gr5), Gr7, Gr9, Gr12 i Gr23 (Ti-6Al-4V ELI) pokrivaju većinu industrijske potražnje, od hemijskog postrojenja do vazduhoplovnih struktura.

Zašto je potrebno žarenje nakon valjanja?

Valjanje{0}}očvršćava materijal i ostavlja zaostalo naprezanje. Žarenje rekristalizira deformiranu strukturu, vraća duktilnost i stabilizira svojstva koja se zahtijevaju specifikacijom.

Kako se provjerava kvalitet ploča?

Hemijska analiza potvrđuje sastav, testovi zatezanja i tvrdoće potvrđuju mehanička svojstva, a ultrazvučno ispitivanje otkriva unutrašnje defekte kao što su šupljine i inkluzije. Certifikati se izdaju po EN 10204 3.1.

Mogu li se ploče isporučiti sa posebnim završnim obradama?

Da. Dostupne su ukiseljene, brušene, brušene, polirane i obrađene površine; završna obrada se bira prema zahtjevima korozije, zavarivanja ili kozmetičke primjene.