Выбор правильного сырья является основой производительности.
Характеристики титановых прутков определяются сырьем. Первым шагом в производстве титановых прутков является выбор правильной марки титанового сплава:
1. Чистый титан: высокая коррозионная стойкость, подходит для химических трубопроводов, но средней прочности;
2. Ti-6Al-4V: высокая прочность, хорошая ударная вязкость, обычно используется в аэрокосмической отрасли, используется в шатунах ракетных двигателей;
3. Ti-3Al-2,5V: отличные сварочные характеристики, обычно используется в гидравлических трубопроводах самолетов;
4. Титановые сплавы медицинского-класса: строго контролируемые примеси (очень низкое содержание O и N), обеспечивающие «мирное сосуществование» с человеческим организмом.
Даже если это одна и та же марка, чистота сырья очень важна. Например, титановые стержни, используемые для изготовления сердечных стентов, требуют примесей, таких как железо и углерод, на «уровне ppm» (частей на миллион), поскольку даже небольшое количество примесей может вызвать отторжение человеческим организмом.
Очистка и отливка для получения «безупречных» титановых слитков.
Если сырье — это «гены», то выплавка — ключевой этап «зародышевого развития». У Титана очень «странный» характер; при высоких температурах он легко «дружит» с кислородом и азотом, а при загрязнении становится хрупким. Поэтому выплавка титана должна проводиться в вакууме или в среде инертного газа. В настоящее время существует два основных процесса выплавки:
1. Вакуумно-дуговая переплавка (ВДП). Титановое сырье прессуется в электроды и плавится в вакуумной печи путем пропускания через него электричества, наслаиваясь на слитки, как при «3D-печати». Обратной стороной является то, что очень трудно удалить примеси с высокой-плотностью (например, вольфрам и молибден);
2. Плавка в холодном поде (EBCHM/PACHM). Титановый материал плавится в холодном поде с использованием электронного луча или плазменной дуги, где примеси отфильтровываются, например «песок, оседающий на дне», что позволяет производить более чистые титановые слитки, подходящие для высокотехнологичного применения в аэрокосмической отрасли. «Время» (ток, напряжение, скорость плавления) во время плавки также должно точно контролироваться.
Например, если скорость плавления слишком высока, внутри титанового слитка появятся «усадочные полости» (как приготовленная на пару булочка, которая не поднялась должным образом); если это происходит слишком медленно, это может привести к расслоению состава, подобно тому, как рис опускается на дно кастрюли при приготовлении отвара.
Термическая обработка титановых стержней «Индивидуальная» микроструктураОбщие «пакеты» термообработки:
1. Гомогенизационный отжиг: нагрев титанового слитка до высоких температур (например, 800-900 градусов) и выдержка его для устранения расслоения состава во время плавления, аналогично замешиванию теста для равномерного распределения муки;
2. Рекристаллизационный отжиг: нагрев после горячей обработки, позволяющий «раздробленным» зернам вырасти в мелкие однородные новые зерна, восстанавливая пластичность и предотвращая «хрупкость» титановых стержней;
3. Старение на раствор: для титановых сплавов типа TC4 сначала нагрев почти до точки фазового превращения (около 980 градусов), затем быстрая закалка в воде для «замораживания» фазы, а затем низкотемпературное старение для выделения небольших фаз, например «добавление упрочняющего агента в металл», что может повысить прочность более чем на 30%.
Термомеханическая переработка титановых слитков в материал:
1. Температура: обработка выше точки бета-фазового превращения (бета-ковка) может привести к образованию крупных зерен, подходящих для компонентов, требующих высокой прочности; обработка в альфа--бета-области позволяет получить тонкую двухфазную структуру с более высокой прочностью;
2. Степень деформации: коэффициент ковки (соотношение площади поперечного- сечения до и после деформации) должен достигать как минимум 3:1, чтобы эффективно «уплотнить» пористость и газовые карманы в слитке, подобно замешиванию теста, пока оно не станет «гладким и не-липким»;
3. Скорость. Медленная деформация позволяет зернам успеть «перестроиться», снижая внутреннее напряжение; быстрая деформация может измельчать зерна, повышая прочность.
Обработка поверхности титановых стержней
«Внешний вид» и «долговечность» титановых стержней полностью зависят от обработки поверхности. Различные процессы могут наделять титановые стержни разными «сверхспособностями»:
1. Кислотное травление: купание в смешанном растворе плавиковой кислоты и азотной кислоты для удаления окислительного слоя, образовавшегося при горячей обработке (этот слой может сделать титан хрупким), обнажая свежую поверхность титана;
2. Пескоструйная обработка/дробеструйная обработка: использование высокоскоростных частиц песка для «удара» по поверхности титанового стержня, что может устранить дефекты и создать сжимающее напряжение на поверхности, например, добавление слоя «невидимых пружин» к титановому стержню, что увеличивает усталостную долговечность более чем на 50 %, подходит для использования в лопастях авиационных двигателей;
3. Электролитическая полировка. Медицинские титановые стержни (например, зубные имплантаты) должны пройти этот процесс, чтобы уменьшить шероховатость поверхности до уровня менее 0,1 микрона, что затрудняет «прилипание» бактерий и тем самым снижает риск заражения;
4. Анодирование. Подача электрического тока на титановый стержень приводит к образованию на поверхности оксидной пленки, которая не только устойчива к коррозии-, но и может быть окрашена в различные цвета, что обычно используется для ремешков для часов высокого-класса.
Тестирование предметов
1. Химический состав: используйте спектрометр для «сканирования» и обеспечения минимальной точности содержания элементов сплава;
2. Механические свойства: разломайте несколько «образцов» для проверки прочности и удлинения; в случае неудачи вся партия будет выброшена;
3. Не-неразрушающий контроль. Используйте ультразвук для проверки внутренних дефектов, например ультразвуковое сканирование, вихретоковый контроль для обнаружения поверхностных трещин и рентгеновские-лучи для поиска «скрытых» включений;
4. Микроструктура. Используйте микроскоп для наблюдения за размером и распределением зерен, например, «выполнение компьютерной томографии металла», чтобы убедиться, что эффект термообработки соответствует стандартам.
Наша компания создала комплексную систему технической поддержки и-послепродажного обслуживания, обеспечивающую быстрое реагирование и систематические решения профессиональной команды, охватывающую полный спектр услуг, включая руководство по установке продукта, регулярное обслуживание и технические консультации.
