1. Αντίσταση στη φθορά του κράματος τιτανίου βαθμού 5 και αναγκαιότητα επεξεργασίας επιφάνειας
Στην ακατέργαστη κατάστασή του, το κράμα τιτανίου βαθμού 5 παρουσιάζει μόνο μέτρια αντοχή στη φθορά. Υπό συνθήκες ξηρής ολίσθησης, λειαντικής ή τριβής, τείνει να αντιμετωπίζει φθορά κόλλας και λειαντική φθορά λόγω της σχετικά χαμηλής σκληρότητας και του υψηλού συντελεστή τριβής έναντι μετάλλων ή κεραμικών. Όταν έρχεται σε επαφή με άλλα μεταλλικά υλικά, το κράμα τιτανίου μπορεί εύκολα να χυλώσει, να κολλήσει ή να υποστεί ζημιά στην επιφάνεια. Επομένως, σε εφαρμογές που περιλαμβάνουν σχετική κίνηση, τριβή, επαναλαμβανόμενη επαφή ή λειαντικά περιβάλλοντα, συνιστάται ανεπιφύλακτα ή ακόμη και απαραίτητη η επεξεργασία επιφάνειας.
Οι κοινές επιφανειακές επεξεργασίες για τη βελτίωση της απόδοσης φθοράς περιλαμβάνουν:
Ανοδίωση: αυξάνει τη σκληρότητα της επιφάνειας και την αντίσταση στη διάβρωση.
Νίτρωση με αέριο ή νιτροποίηση πλάσματος: σχηματίζει ένα σκληρό, ανθεκτικό στη φθορά στρώμα, μειώνοντας σημαντικά την τριβή και τη φθορά.
Επιστρώσεις φυσικής εναπόθεσης ατμών (PVD) όπως TiN, DLC ή CrN: παρέχουν εξαιρετικά υψηλή σκληρότητα επιφάνειας και χαμηλό συντελεστή τριβής.
Θερμική οξείδωση: βελτιώνει τη σκληρότητα και τη διάρκεια ζωής.
Με την κατάλληλη τροποποίηση της επιφάνειας, η αντίσταση στη φθορά του βαθμού 5 μπορεί να βελτιωθεί αρκετές φορές ή ακόμη και μια τάξη μεγέθους. Έτσι, για εξαρτήματα όπως ρουλεμάν, γρανάζια, άξονες, συνδετήρες κάτω από φρέζα και συρόμενα μέρη, η επεξεργασία επιφάνειας είναι απαραίτητη για την επίτευξη αποδεκτής διάρκειας ζωής.
2. Απόδοση υπό συνθήκες δυναμικού φορτίου, κραδασμών και κούρασης
Το κράμα τιτανίου βαθμού 5 είναι εξαιρετικά κατάλληλο για εφαρμογές δυναμικού φορτίου, δονήσεων και κρίσιμων για την κόπωση και είναι στην πραγματικότητα ένα από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα υλικά σε τέτοιες συνθήκες εργασίας παγκοσμίως.
Πρώτον, έχει εξαιρετική απόδοση σε υψηλή-υψηλή κόπωση κύκλου, ειδικά σε συνθήκες θερμικής-επεξεργασίας (επεξεργασμένο διάλυμα και παλαιωμένο). Η αντοχή του στην κόπωση είναι σταθερή και διατηρείται καλά σε θερμοκρασίες λειτουργίας έως και 315 βαθμούς. Δεύτερον, έχει υψηλή σκληρότητα και καλή αντοχή στην ανάπτυξη ρωγμών, επιτρέποντάς του να αντέχει σε επαναλαμβανόμενους κραδασμούς, κρούσεις και εναλλασσόμενα φορτία χωρίς ξαφνική αστοχία. Τρίτον, ο χαμηλός συντελεστής ελαστικότητας και η υψηλή του αντοχή βοηθούν στην απορρόφηση της ενέργειας των κραδασμών και στη μείωση της συγκέντρωσης τάσεων σε σύγκριση με πολλούς χάλυβες υψηλής αντοχής.
Οι τυπικές εφαρμογές περιλαμβάνουν:
Δομικά στοιχεία αεροσκάφους, εξοπλισμός προσγείωσης και βάσεις κινητήρα κάτω από μακροχρόνια φορτία κραδασμών και κόπωσης.
Βαλβίδες αυτοκινήτου, μπιέλες και εξαρτήματα ανάρτησης.
Ιατρικά εμφυτεύματα που διατηρούν επαναλαμβανόμενα φορτία ανθρώπινης κίνησης.
Θαλάσσιες και υπεράκτιες κατασκευές εκτεθειμένες σε κραδασμούς που προκαλούνται από τα κύματα και κυκλική φόρτιση.
Ωστόσο, ο σχεδιασμός πρέπει να αποφεύγει αιχμηρές εγκοπές, ελαττώματα τραχιάς επιφάνειας ή υπερβολικό άγχος, καθώς αυτοί οι παράγοντες μπορούν να μειώσουν τη διάρκεια ζωής της κόπωσης. Με σωστή γεωμετρία, ποιότητα επιφάνειας και προαιρετική επεξεργασία επιφάνειας, ο βαθμός 5 αποδίδει αξιόπιστα κάτω από έντονες δυναμικές συνθήκες και συνθήκες κόπωσης.
Περίληψη
Το κράμα τιτανίου βαθμού 5 έχει μέτρια εγγενή αντοχή στη φθορά και συνήθως απαιτεί επιφανειακή επεξεργασία για περιβάλλοντα τριβής και φθοράς. Εν τω μεταξύ, παρουσιάζει εξαιρετική απόδοση υπό συνθήκες δυναμικού φορτίου, κραδασμών και κούρασης και αναγνωρίζεται ευρέως ως κορυφαίο υλικό για δομικές εφαρμογές κυκλικού φορτίου.
