تجزیه و تحلیل فناوری پردازش فلز تیتانیوم

به عنوان یک ماده فلزی-با عملکرد بالا،تیتانیوم ویژگی های تکنولوژیکی خود را هم خاص بودن و هم پیچیدگی را نشان می دهد.
 

پلاستیسیته: در دمای اتاق، تیتانیوم خالص و آلیاژهای تیتانیوم دارای پلاستیسیته کم با ازدیاد طول و کاهش سطح بسیار کمتر از فولاد کم کربن و آلومینیوم خالص هستند. به راحتی شکسته می شود. در یک محدوده دمایی بالا، انعطاف پذیری بهبود می یابد و به آنها اجازه می دهد تا در برابر تغییر شکل زیاد مقاومت کنند. پردازش فشار تیتانیوم عمدتاً در حالت گرم انجام می شود و از پردازش در "منطقه شکننده آبی" 200-500 درجه باید اجتناب شود، در غیر این صورت سخت شدن کار و ترک ممکن است رخ دهد.

مقاومت در برابر تغییر شکل: تیتانیوم استحکام بالایی دارد و مقاومت در برابر تغییر شکل آن در دماهای بالا همچنان بالاتر از فولاد کم کربن و آلیاژ آلومینیوم-است. پردازش به قدرت تجهیزات زیادی نیاز دارد و باعث سایش شدید قالب می شود. این ارتباط نزدیک با دمای پردازش و سرعت تغییر شکل دارد: افزایش دما می تواند مقاومت تغییر شکل را به طور قابل توجهی کاهش دهد، اما باید زیر دمای انتقال فاز کنترل شود. تغییر شکل با سرعت کم-به جریان پلاستیک تیتانیوم کمک می کند و خطر ترک را کاهش می دهد.

شکل پذیری: روش "تغییر شکل کوچک، چند پاس" باید برای جلوگیری از ترک های داخلی ناشی از یک تغییر شکل بزرگ یک بار استفاده شود. پس از آهنگری، خنک سازی سریع برای جلوگیری از تجزیه فاز ناهموار - مورد نیاز است. برای فرآیندهایی مانند ناراحت کردن، کشیدن و مشت زدن مناسب است. فورجینگ ها دارای ساختار داخلی متراکم و خواص مکانیکی عالی هستند و به طور گسترده در بخش های سازه ای در زمینه هوافضا استفاده می شوند.

غلتش پذیری: تیتانیوم دارای قابلیت غلتش عالی در دماهای بالا با دمای نورد مشابه دمای آهنگری است. تجهیزات نورد گرم پیوسته همراه با حفاظت از گاز بی اثر مورد نیاز است. تیتانیوم خالص و آلیاژهای تیتانیوم با آلیاژ کم{2} (Gr1، Gr2، Gr5) دارای قابلیت چرخش خوبی هستند و می توان از آنها برای تولید صفحات، مقاطع، لوله ها و سایر محصولات استفاده کرد.

اکسترودپذیری: قابلیت اکسترودپذیری تیتانیوم به "حفاظت در دمای بالا + خلاء/گاز بی اثر" بستگی دارد. تیتانیوم خالص با پلاستیسیته خوب و آلیاژ تیتانیوم نوع + Gr5 برای پردازش اکستروژن مناسب هستند و می‌توانند پروفیل‌هایی با مقاطع{4}}پیچیده (مانند پروفیل‌های تیغه‌های هوا-) تولید کنند. فرآیند اکستروژن گرم برای اکستروژن استفاده می شود: دمای پیش گرم کردن قالب حدود 400-600 درجه است، سرعت اکستروژن کند است و خنک سازی سریع پس از اکستروژن برای اطمینان از دقت ابعادی و ساختار یکنواخت بخش ها انجام می شود.

III. عملکرد فناوری جوش
جوش پذیری: در یک مفهوم گسترده، تیتانیوم عملکرد اتصال جوش خوبی دارد، اما جداسازی دقیق از هوا مورد نیاز است. به معنای محدود، تیتانیوم حساسیت ترک جوش پایینی دارد، اما آلیاژهای تیتانیوم با آلیاژ بالا مستعد ترک‌های سرد هستند. در طی فرآیند جوشکاری، حوضچه مذاب و منطقه تحت تأثیر حرارت{3} مستعد واکنش با اکسیژن و نیتروژن برای تشکیل Ti2O3 و TiN شکننده و سخت است تا چقرمگی اتصال جوش داده شده را کاهش دهد. سرد شدن سریع مستعد تشکیل ساختار مارتنزیت، افزایش سختی و خطر ترک خوردگی مفصل است.

شکل پذیری جوش: تیتانیوم مذاب سیالیت ضعیفی دارد و تشکیل جوش مستعد مشکلاتی مانند عرض ناهموار، تقویت بیش از حد و سطح ناهموار است. پارامترهای جوشکاری باید همراه با حفاظت آرگون بهینه شوند تا از تشکیل جوش یکنواخت و صاف اطمینان حاصل شود. روش های رایج جوشکاری عبارتند از جوشکاری با گاز بی اثر تنگستن (TIG) و جوشکاری قوس پلاسما. مواد جوشکاری باید از سیم‌های جوشکاری آلیاژ تیتانیوم مطابق با ترکیب فلز پایه استفاده کنند تا از تفکیک ترکیب جلوگیری شود.
حساسیت به ترک جوش: تیتانیوم خالص و آلیاژهای تیتانیوم از نوع - حساسیت به ترک جوش بسیار پایینی دارند و خطر اصلی آن ترک‌های داغ است. آلیاژهای تیتانیوم نوع + و -نوع مستعد ترک‌های سرد هستند. اقدامات کنترلی عبارتند از: تمیز کردن دقیق فلز پایه و سطح سیم جوش قبل از جوشکاری. پیش گرم کردن قبل از جوشکاری؛ خنک شدن آهسته بعد از جوشکاری و بازپخت تنش زدایی برای کاهش تنش و سختی مفصل.

تمایل به سخت شدن پست{0}}جوش: به دلیل تبدیل ساختاری و تقویت محلول جامد، اتصالات جوش داده شده با آلیاژ تیتانیوم تمایل آشکاری به سخت شدن پست دارند. سختی آن معمولاً 10%-30% بیشتر از سختی فلز پایه است تا پردازش برش بعدی را دشوارتر کند. برای بهبود ساختار اتصال، کاهش سختی، و افزایش چقرمگی و عملکرد پردازش، به عملیات حرارتی پس از جوش-نیاز داریم. تشخیص عیب پس از جوش می‌تواند عیوب داخلی مانند منافذ و ترک‌ها را برای قطعات جوشکاری با نیازهای بالا شناسایی کند.