Ο βαθμός 1 και ο βαθμός 2 είναι και οι δύο ποιότητες καθαρού τιτανίου (CP Ti), που φημίζονται για την εξαιρετική αντοχή στη διάβρωση και την ικανότητα επεξεργασίας τους. Ωστόσο, οι ανεπαίσθητες διαφορές στη χημική σύνθεση (κυρίως περιεκτικότητα σε οξυγόνο και σίδηρο) οδηγούν σε διακυμάνσεις στη μορφοποίησή τους, τη συμβατότητα συγκόλλησης και τη μηχανική τους ικανότητα.
1. Σχηματισιμότητα (Απόδοση Κατασκευής)
Η μορφοποίηση αναφέρεται στην ικανότητα ενός υλικού να υφίσταται πλαστική παραμόρφωση (π.χ. κάμψη, έλξη, κύλιση, σφράγιση) χωρίς ρωγμές ή αστοχίες. Επηρεάζεται άμεσα από τις βασικές ιδιότητες της ολκιμότητας, της αντοχής διαρροής και του ρυθμού σκλήρυνσης εργασίας-που διαφέρουν μεταξύ Βαθμού 1 και Βαθμού 2 λόγω του περιεχομένου των ενδιάμεσων στοιχείων.
| Αποψη | Τιτάνιο 1ου βαθμού | Τιτάνιο 2ου βαθμού |
|---|---|---|
| Ελκιμότητα & Επιμήκυνση | Εξαιρετική ολκιμότητα (επιμήκυνση στο σπάσιμο: 24–30% ανά ASTM B265). Μπορεί να αντέξει τις ακραίες κρύες εργασίες διαμόρφωσης (π.χ. βαθύ τράβηγμα, σύνθετη κάμψη, διαμόρφωση περιστροφής) χωρίς ενδιάμεση ανόπτηση. | Καλή ολκιμότητα (επιμήκυνση στη θραύση: 20–25% ανά ASTM B265). Κατάλληλο για τις περισσότερες τυπικές διεργασίες διαμόρφωσης, αλλά μπορεί να απαιτήσει ανόπτηση μετά από έντονη παραμόρφωση για την αποκατάσταση της ολκιμότητας. |
| Ισχύς απόδοσης | Χαμηλότερη αντοχή διαρροής (Μεγαλύτερη ή ίση με 170 MPa, ASTM B265). Η μειωμένη αντίσταση στην παραμόρφωση διευκολύνει τη διαμόρφωση με χαμηλότερες δυνάμεις διαμόρφωσης. | Υψηλότερη αντοχή διαρροής (Μεγαλύτερη ή ίση με 275 MPa, ASTM B265). Η μετρίως υψηλότερη αντίσταση στην παραμόρφωση απαιτεί ελαφρώς μεγαλύτερη δύναμη διαμόρφωσης σε σύγκριση με τον βαθμό 1. |
| Ρυθμός σκλήρυνσης εργασίας | Αργή σκλήρυνση εργασίας. Διατηρεί την ολκιμότητα κατά τη διάρκεια πολλαπλών σταδίων διαμόρφωσης, ελαχιστοποιώντας την ανάγκη για θερμική επεξεργασία. | Μέτρια σκλήρυνση εργασίας. Σκληραίνει ελαφρώς πιο γρήγορα από το Grade 1, αλλά εξακολουθεί να είναι διαχειρίσιμο για τις περισσότερες ροές εργασιών κατασκευής. |
| Διαδικασίες διαμόρφωσης κλειδιών | Ιδανικό για: Σχεδίαση σε βάθος (π.χ. δεξαμενές αποθήκευσης χημικών, εξαρτήματα ιατρικών συσκευών), κάμψη ακριβείας, διαμόρφωση κυλίνδρων και τροχιακή διαμόρφωση. | Κατάλληλο για: Τυπική κάμψη, κύλιση (π.χ. σωλήνες, φύλλα), σφράγιση και φλάντζα. Λιγότερο βέλτιστο για εξαιρετικά-σχέδιο σε βάθος σε σύγκριση με το βαθμό 1. |
| Απαίτηση ανόπτησης | Σπάνια χρειάζεται για εργασίες διαμόρφωσης. Η ανόπτηση (650–700 μοίρες, ψύξη αέρα) συνιστάται μόνο για πολύπλοκα μέρη με σοβαρή παραμόρφωση. | Μπορεί να απαιτεί ανόπτηση μετά από βαριά διαμόρφωση για την ανακούφιση των υπολειμματικών τάσεων και την αποκατάσταση της ολκιμότητας, ειδικά για εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται σε κρίσιμες εφαρμογές (π.χ. δοχεία πίεσης). |
2. Κατάλληλες μέθοδοι συγκόλλησης
Τόσο το τιτάνιο κατηγορίας 1 όσο και το τιτάνιο βαθμού 2 παρουσιάζουν εξαιρετική συγκολλησιμότητα λόγω της χαμηλής περιεκτικότητάς τους σε άνθρακα και της απουσίας στοιχείων κράματος που προκαλούν ευθραυστότητα. Ωστόσο, η υψηλή συγγένεια του τιτανίου για το οξυγόνο, το άζωτο και το υδρογόνο σε υψηλές θερμοκρασίες απαιτεί αυστηρή θωράκιση για την αποφυγή μόλυνσης από συγκόλληση.
| Μέθοδος συγκόλλησης | Καταλληλότητα για Βαθμό 1/Βαθμό 2 | Βασικά ζητήματα για βιομηχανική εφαρμογή |
|---|---|---|
| Συγκόλληση τόξου αερίου βολφραμίου (GTAW/TIG) | Εξαιρετικά κατάλληλο (συνήθως χρησιμοποιείται για CP Ti). Παράγει υψηλής ποιότητας-ανθεκτικές-συγκολλήσεις με ελάχιστο πιτσίλισμα. | - Χρησιμοποιήστε αργό υψηλής-καθαρότητας (99,99%+) για θωράκιση (δεξαμενή συγκόλλησης, ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα-και πίσω πλευρά της άρθρωσης).
- Αποφύγετε τη συγκόλληση στον αέρα ή την υγρασία. προ-καθαρίστε το βασικό μέταλλο (αφαιρέστε λάδι, γράσο, μεμβράνες οξειδίου) για να αποτρέψετε τη μόλυνση.
- Συνιστάται για λεπτά έως μεσαίου πάχους μέρη- (0,5–12 mm), όπως σωλήνες, φύλλα και ιατρικά εμφυτεύματα. |
| Συγκόλληση μεταλλικού τόξου αερίου (GMAW/MIG) | Κατάλληλο για μεσαία έως παχιά τμήματα (3–20 mm). Προσφέρει υψηλότερα ποσοστά κατάθεσης από το GTAW, βελτιώνοντας την παραγωγικότητα για έργα μεγάλης κλίμακας-. | - Χρησιμοποιήστε αργό-πλούσιο προστατευτικό αέριο (αργό + 2–5% ήλιο) για να βελτιώσετε τη σταθερότητα του τόξου.
- Επιλέξτε ειδικά μέταλλα πλήρωσης για τιτάνιο- (π.χ. ERTi-1 για Βαθμού 1, ERTi-2 για Βαθμό 2) για να ταιριάζει με τη σύνθεση βασικών μετάλλων.
- Ιδανικό για κατασκευή βιομηχανικού εξοπλισμού (π.χ. χημικοί αντιδραστήρες, θαλάσσιες κατασκευές). |
| Συγκόλληση με τόξο πλάσματος (PAW) | Κατάλληλο για συγκόλληση ακριβείας λεπτών φύλλων (0,1–6 mm) και στενών αρμών. Παρέχει βαθύτερη διείσδυση και καλύτερο έλεγχο από το GTAW. | - Απαιτεί προηγμένο εξοπλισμό και δεξιότητες χειριστή. κατάλληλο για εφαρμογές υψηλής ακρίβειας (π.χ. εξαρτήματα αεροδιαστημικής, ηλεκτρονικά περιβλήματα).
- Διατηρήστε αυστηρή θωράκιση για να αποφύγετε την ευθραυστότητα της συγκόλλησης. |
| Συγκόλληση δέσμης ηλεκτρονίων (EBW) | Κατάλληλο για παχιές διατομές (έως 50 mm) και συγκολλήσεις υψηλής-ακρίβειας, υψηλής-αντοχής. Δεν απαιτείται ατμοσφαιρική θωράκιση (περιβάλλον κενού). | - Υψηλό κόστος κεφαλαίου. χρησιμοποιείται συνήθως για κρίσιμα εξαρτήματα στην αεροδιαστημική, την άμυνα ή τις πυρηνικές βιομηχανίες.
- Ελαχιστοποιεί το πλάτος της επηρεαζόμενης ζώνης (HAZ) από τη θερμότητα-, μειώνοντας την παραμόρφωση συγκόλλησης-. |
| Αντίσταση σημειακής συγκόλλησης (RSW) | Κατάλληλο για λεπτά φύλλα (0,3–3 mm) σε ηλεκτρονικά είδη αυτοκινήτων, αεροδιαστημικής ή ευρείας κατανάλωσης. Γρήγορη ταχύτητα συγκόλλησης και χαμηλή παροχή θερμότητας. | - Χρησιμοποιήστε ηλεκτρόδια χαλκού με ψύξη νερού για να αποφύγετε το κόλλημα.
- Διασφαλίστε τη σωστή ευθυγράμμιση και πίεση για να αποφύγετε κακή διείσδυση συγκόλλησης.
Ενδέχεται να απαιτείται - καθαρισμός μετά-συγκόλλησης για την απομάκρυνση των οξειδίων της επιφάνειας. |
| Συγκόλληση μετάλλων πλήρωσης | Βαθμός 1: ERTi-1 (ταιριάζει με καθαρότητα και ολκιμότητα)
Βαθμός 2: ERTi-2 (ταιριάζει με αντοχή και αντοχή στη διάβρωση) |
Αποφύγετε τη χρήση μετάλλων πλήρωσης με υψηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο ή σίδηρο, καθώς μπορούν να μειώσουν την ολκιμότητα της συγκόλλησης και την αντοχή στη διάβρωση. |
Σημείωση κρίσιμης συγκόλλησης: Και οι δύο κατηγορίες απαιτούν μετα{0}}καθαρισμό συγκόλλησης (π.χ. λείανση, αποξήρανση) για την αφαίρεση του εύθραυστου στρώματος οξειδίου (TiO2) που σχηματίζεται στην επιφάνεια συγκόλλησης. Για εφαρμογές που απαιτούν μέγιστη αντοχή στη διάβρωση (π.χ. χημική επεξεργασία), μπορεί να συνιστάται η ανόπτηση μετά τη συγκόλληση (600–650 μοίρες, θωράκιση αργού) για την ανακούφιση των υπολειμματικών τάσεων.
3. Διαφορές μηχανικής κατεργασίας μεταξύ Βαθμού 1 και Βαθμού 2
Η δυνατότητα επεξεργασίας αναφέρεται στην ευκολία κοπής, διάτρησης, φρεζαρίσματος ή περιστροφής ενός υλικού, διατηρώντας παράλληλα τη διάρκεια ζωής του εργαλείου και το φινίρισμα της επιφάνειας. Η χαμηλή θερμική αγωγιμότητα του τιτανίου (≈ 1/4 του χάλυβα) και η υψηλή χημική αντιδραστικότητα σε υψηλές θερμοκρασίες το καθιστούν "δύσκολο--να μηχανουργήσει", αλλά οι διαφορές μεταξύ Βαθμού 1 και Βαθμού 2 είναι αξιοσημείωτες.
| Αποψη | Τιτάνιο 1ου βαθμού | Τιτάνιο 2ου βαθμού |
|---|---|---|
| Αξιολόγηση μηχανικής ικανότητας | Ελαφρώς καλύτερη μηχανική ικανότητα (βαθμολογία: ~25 έναντι χάλυβα=100). Η χαμηλότερη αντοχή και ο ρυθμός σκλήρυνσης εργασίας μειώνουν τη φθορά του εργαλείου. | Μέτρια δυσκολότερη στη μηχανική επεξεργασία (βαθμολογία: ~20 έναντι χάλυβα=100). Η υψηλότερη αντοχή διαρροής και ο ρυθμός σκλήρυνσης εργασίας αυξάνουν τις δυνάμεις κοπής και την καταπόνηση του εργαλείου. |
| Δυνάμεις κοπής | Απαιτούνται χαμηλότερες δυνάμεις κοπής. Η μειωμένη αντίσταση στο σχηματισμό τσιπ ελαχιστοποιεί την εκτροπή του εργαλείου. | Απαιτούνται υψηλότερες δυνάμεις κοπής. Το πιο άκαμπτο υλικό αυξάνει το φορτίο του εργαλείου, ειδικά κατά τη διάρκεια εργασιών χονδροποίησης. |
| Εργασία σκλήρυνση | Αργή σκλήρυνση εργασίας. Τα τσιπ είναι συνεχόμενα και λιγότερο πιθανό να προσκολληθούν στο εργαλείο (χτισμένη-επάνω άκρη, BUE). | Μέτρια σκλήρυνση εργασίας. Τα τσιπ μπορεί να γίνουν ασυνεχή και να κολλήσουν στο εργαλείο, οδηγώντας σε κακό φινίρισμα της επιφάνειας και αυξημένη φθορά του εργαλείου. |
| Tool Life | Μεγαλύτερη διάρκεια ζωής του εργαλείου (10–15% υψηλότερη από την κατηγορία 2) όταν χρησιμοποιείτε τις ίδιες παραμέτρους κοπής. | Μικρότερη διάρκεια ζωής του εργαλείου λόγω υψηλότερης τριβής και παραγωγής θερμότητας στη διεπαφή τσιπ-του εργαλείου. |
| Συνιστώμενα εργαλεία κοπής | Εργαλεία καρβιδίου (π.χ. WC-Co) με αιχμηρές άκρες και θετικές γωνίες κλίσης. Οι επικαλύψεις TiAlN ή διαμαντιών βελτιώνουν την αντοχή στη φθορά. | Τα ίδια υλικά εργαλείων με την κατηγορία 1, αλλά ενδέχεται να απαιτούν συχνότερες αλλαγές εργαλείων ή{1}}επικαλύψεις υψηλότερης ποιότητας (π.χ. διαμάντι CVD) για παρατεταμένη χρήση. |
| Παράμετροι κοπής | - Ταχύτητα: 30–60 m/min (γύρισμα/φρεζάρισμα)
- Ρυθμός τροφοδοσίας: 0,1–0,2 mm/στροφ
- Βάθος κοπής: 1–3 mm
- Χρησιμοποιήστε υγρά κοπής (π.χ. ορυκτέλαιο + πρόσθετα υψηλής πίεσης) για να διαχέετε τη θερμότητα. |
- Ταχύτητα: 25–50 m/min (πιο αργή από την κατηγορία 1 για μείωση της θερμότητας)
- Ρυθμός τροφοδοσίας: 0,08–0,15 mm/στροφές (χαμηλότερη για ελαχιστοποίηση της σκλήρυνσης)
- Βάθος κοπής: 1–2 mm (μικρότερο για μείωση του φορτίου του εργαλείου)
- Απαιτείται αυξημένη ψύξη (π.χ. συστήματα ψυκτικού υγρού υψηλής- πίεσης). |
| Φινίρισμα επιφάνειας | Πιο εύκολο να επιτευχθούν φινιρίσματα λείας επιφάνειας (Ra Λιγότερο ή ίσο με 0,8 μm) λόγω του μειωμένου σχηματισμού BUE. | Επιρρεπείς σε φτωχότερα φινιρίσματα επιφανειών εάν δεν βελτιστοποιηθούν οι παράμετροι κοπής. Μπορεί να απαιτήσει πρόσθετες εργασίες φινιρίσματος (π.χ. λείανση, στίλβωση). |
Βέλτιστες πρακτικές μηχανικής και για τις δύο βαθμίδες:
Χρησιμοποιήστε άκαμπτες εργαλειομηχανές για να ελαχιστοποιήσετε τους κραδασμούς και την εκτροπή του εργαλείου.
Αποφύγετε τις διακοπτόμενες κοπές (π.χ. κλειδαριές, υποδοχές) όπου είναι δυνατόν, καθώς αυξάνουν τη φθορά του εργαλείου.
Διατηρήστε τα εργαλεία κοπής αιχμηρά για να μειώσετε την τριβή και την παραγωγή θερμότητας.
Χρησιμοποιήστε ξηρή κατεργασία μόνο για μικρές-επεξεργασίες χαμηλής καταπόνησης-η υγρή κατεργασία με εξειδικευμένα υγρά κοπής τιτανίου προτιμάται για τις περισσότερες εφαρμογές.
