Titano lydinių charakteristikos ir kalimo iššūkiai
Prieš suvokiant kalimo procesą, pirmiausia būtina suprasti unikalias titano lydinių savybes, kurios lemia jų kalimo sudėtingumą ir specifiškumą.
1. Didelis specifinis stiprumas (stiprumo ir tankio santykis): titano lydinių stiprumas yra artimas tam tikrų plienų stiprumui, tačiau jų tankis yra tik 60% plieno tankio, o tai yra svarbiausias jų pranašumas.
2. Geras veikimas aukštoje -temperatūroje: jis vis tiek gali išlaikyti aukštą stiprumą esant 400–550 °C, o aliuminio lydinio stiprumas smarkiai sumažės virš 200 laipsnių.
3. Stiprus atsparumas korozijai: paviršius linkęs susidaryti tankią ir stabilią oksido plėvelę, kuri puikiai atspari korozijai atmosferos, jūros vandens ir įvairių cheminių medžiagų poveikiui.
4. Didelis cheminis aktyvumas: tai yra pagrindinis kalimo iššūkis. Aukštoje temperatūroje (ypač aukštesnėje nei 800 laipsnių C) titanas reaguoja su ore esančiu deguonimi, azotu ir vandeniliu.
Deguonies sugėrimas: Kietos ir trapios oksidinės dangos susidarymas (dėklas) ant paviršiaus gali sumažinti dalių nuovargio stiprumą ir kietumą.
Vandenilio absorbcija: gali sukelti vandenilio trapumą, dėl kurio sumažėja medžiagos plastiškumas.
5. Prastas šilumos laidumas: titano šilumos laidumas yra maždaug 1/5 plieno ir 1/15 aliuminio. Dėl to kalimo kaitinimo metu susidaro didelis temperatūrų skirtumas ruošinio viduje ir išorėje, o tai lengvai sukuria šiluminį įtampą; Kalimo deformacijos metu šiluma nelengvai išsisklaido, todėl vietinis perkaitimas gali susikaupti deformacijos zonoje ir viršyti leistiną kalimo temperatūrą.
6. Didelis atsparumas deformacijoms ir siauras plastiškumo diapazonas: Titano lydiniai turi didelį stiprumą kambario temperatūroje ir yra sunkiai deformuojami. Jo kalimas turi būti atliekamas tam tikroje temperatūros diapazone. Jei temperatūra yra per aukšta, tai sukels stambius grūdus (trapus) arba perdegimą. Jei temperatūra yra per žema, tai smarkiai padidins atsparumą deformacijai ir gali įtrūkti.
Kalimo proceso eiga
Titano lydinių kalimas paprastai atliekamas šiais pagrindiniais žingsniais:
1. Medžiagos pjovimas
Paprastai pjovimui naudojamas juostinis pjūklas arba tekinimo staklės, siekiant užtikrinti, kad galinis paviršius būtų plokščias, be įtrūkimų ir įtrūkimų, kad kaitinant ir kaliant neplistų įtrūkimai.
2. Šildymas
Tai pats svarbiausias pasiruošimo procesas.
Šildymo temperatūra: griežtai nustatoma pagal lydinio klasę. Paprastai jis kaliamas 20-50 laipsnių C temperatūroje žemiau fazės perėjimo taško (T ) (+ zonoje) arba aukščiau T (zonoje). Paprastai naudojamų lydinių, tokių kaip TC4 (Ti-6Al-4V), kalimo temperatūros diapazonas yra maždaug 900–950 laipsnių C.
3. Šildymo įranga: turi būti naudojamos elektrinės arba dujomis ekranuotos krosnys. Pirmenybę teikite rekomenduoti kontroliuojamos atmosferos krosnis arba vakuumines krosnis, kad sumažintumėte dujų taršą. Jei naudojama įprasta atsparumo krosnis, krosnies viduje turi būti palaikoma šiek tiek oksiduojanti atmosfera, kad būtų išvengta redukuojančios atmosferos (kad nebūtų hidrinimo).
Kaitinimo laikas: nustatomas pagal ruošinio dydį, užtikrinant vienodą temperatūrą ruošinio viduje ir išorėje. Dėl prasto šilumos laidumo kaitinimo laikas paprastai būna ilgesnis nei plieno.
