Pagrindinės atsargumo priemonės termiškai apdorojant titano plokštės komponentus
1. Atmosferos kontrolė: pagrindinis rūpestis
Dėl ypatingo titano cheminio reaktyvumo aukštesnėje temperatūroje atmosferos kontrolė yra svarbiausias terminio apdorojimo veiksnys. Skirtingai nuo plieno, titano negalima apsaugoti įprastomis atmosferomis, tokiomis kaip vandenilis, anglies monoksidas ar krekingo amoniakas, nes jis lengvai reaguoja su šiomis dujomis.
Vakuuminė krosnis (pageidautina):Vakuuminis terminis apdorojimas yra optimalus titano plokščių komponentų pasirinkimas. Jis užtikrina aukščiausią apsaugos lygį pašalindamas beveik visas atmosferos dujas, o ne tik jas pakeisdamas. Atkaitinant vakuume, darbinis slėgis paprastai turi būti ne mažesnis kaip 2 × 10⁻3 Pa, kad būtų išvengta vakuuminės paviršiaus korozijos, kurią sukelia per mažas slėgis. Kai kuriose programose daliniam slėgiui valdyti naudojamas didelio{5}}grynumo argonas.
Inertinių dujų atmosfera:Kai nėra vakuuminių krosnių, didelio{0}}grynumo argono arba helio atmosfera gali užtikrinti tinkamą apsaugą. Tačiau net šios inertinės dujos turi būti labai išvalytos-be drėgmės ir priemaišų pėdsakų-, kad būtų išvengta užteršimo. Paprastai reikalaujama, kad argono grynumas būtų ne mažesnis kaip 99,99%, nors gali prireikti didesnio grynumo kritinėse erdvėlaivių srityse.
Elektra šildomos krosnys:Elektrinės krosnys primygtinai rekomenduojamos, o ne kuro{0}}krosnys. Kuro-kūrenamose krosnyse susidaro šalutiniai degimo produktai, kurių sudėtyje yra vandenilio ir drėgmės, kurie gali užteršti titaną. Jei reikia naudoti kurą -kūrenamas krosnis, atmosfera turi būti neutrali arba šiek tiek oksiduojanti- niekada neredukuojanti, nes redukuojanti atmosfera skatina vandenilio susidarymą.
Krosnies valymas:Krosnys, anksčiau naudotos plieno terminiam apdorojimui atmosferoje, prieš apdorojant titaną, keletą valandų turi būti kruopščiai prapūstos numatytomis dujomis. Vandenilio likutis iš įtrūkusio amoniako ar kito plieno{1}}apdorojimo atmosferos gali likti ugniai atspariuose plyšiuose ir užteršti titano dalis. Oru-pučiamose krosnyse rekomenduojamas didelio tūrio ir trukmės oro srauto išvalymas (pvz., 150 kubinių pėdų per minutę 4 valandas).
2. Alfa atvejų susidarymo prevencija
Alfa korpusas yra trapus,{0}}prisotintas deguonimi paviršiaus sluoksnis, kuris susidaro, kai titanas kaitinamas daugiau nei 590–620 laipsnių, esant deguoniui. Šis sluoksnis yra ypač kietas ir abrazyvinis, todėl sumažėja lankstumo ir nuovargio savybės, kartu apsunkinamas tolesnis apdirbimas.
Sumažinimo strategijos:
Norėdami apriboti deguonies difuziją, naudokite trumpiausią įmanomą kaitinimo laiką esant temperatūrai
Palaikykite tikslų temperatūros kontrolę, nes oksidacijos greitis didėja eksponentiškai didėjant temperatūrai
Vakuuminis apdorojimas visiškai pašalina alfa dėklų susidarymą, todėl po{0}}apdoroto paviršiaus nereikia pašalinti
Pašalinimo reikalavimai:Jei termiškai apdorojant ne-vakuuminėje arba nešvarioje inertinėje atmosferoje susidaro alfa apvalkalas, užterštas sluoksnis turi būti visiškai pašalintas prieš pradedant eksploatuoti komponentą. Pašalinimo metodai apima:
Mechaninis apdirbimas: Siekiant pagerinti įrankio tarnavimo laiką, rekomenduojami gilūs pjūviai, nes alfa korpusas yra labai abrazyvinis
Cheminis marinavimas: HF-HNO₃ tirpalai gali ištirpinti trapų sluoksnį
Abrazyviniai metodai: Smėliavimas arba šlifavimas (po to ėsdinimas, kad būtų visiškai pašalintas)
Visišką pašalinimą galima patikrinti ėsdinant amonio bifluorido tirpalu-šviesiai pilka spalva rodo likusį alfa korpusą, o tamsiai pilka – švarų netaurųjį metalą.
3. Vandenilio trapumo prevencija
Vandenilio užterštumas ypač pavojingas titano lydiniams, nes jis greitai pasklinda per metalines groteles ir gali paveikti visą komponentą, o ne tik paviršių. Vandenilio kiekis, viršijantis 150 ppm, gali sukelti trapumą žemoje -temperatūroje dėl hidrido susidarymo.
Prevencinės priemonės:
Užtikrinkite, kad krosnies atmosfera būtų visiškai sausa; drėgmė aukštoje temperatūroje disocijuoja ir susidaro vandenilis ir deguonis
Venkite alyvos, riebalų ir angliavandenilių teršalų ant dalių ir krosnies paviršių, nes nebaigtas degimas gamina vandenilį
Palaikyti oksiduojančią arba neutralią atmosferą; redukuojanti atmosfera skatina vandenilio absorbciją
Prieš terminį apdorojimą bet kokioms valymo operacijoms naudokite dejonizuotą vandenį; paprastame vandentiekio vandenyje yra chloridų ir fluoridų, kurie gali užteršti
Vandenilio pašalinimas:Jei aptinkamas vandenilio užterštumas (atliekant vakuumo sintezės analizę), reikia atlikti dehidrogenavimą. Šildymas 705–815 laipsnių (1300–1500 laipsnių F) vakuume iki vieno mikrono gali sumažinti vandenilio kiekį. Pašalinimo greitis priklauso nuo komponento storio, geometrijos, laiko ir temperatūros. Metaliniai ir krosnies paviršiai turi būti švarūs ir be oksidų-, kad būtų galima veiksmingai dehidruoti.
4. Paviršiaus švara ir teršalų pašalinimas
Prieš terminį apdorojimą titano plokštės komponentai turi būti kruopščiai nuvalyti, kad būtų pašalinti visi paviršiaus teršalai, galintys sukelti degradaciją:
Draudžiami teršalai:
Pirštų atspaudai: Kūno aliejuose yra chloridų ir kitų junginių, kurie gali sukelti įtempių korozijos įtrūkimus
Chlorinti tirpikliai: Net valymo priemonių likučiai gali sukelti įtempių korozijos įtrūkimus virš maždaug 230 laipsnių (450 laipsnių F)
Angliavandeniliai: Alyva ir riebalai yra pagrindinės trapumo priežastys terminio apdorojimo metu
Bevandenis metanolis: Sukelia įtempių korozijos įtrūkimus titano lydiniuose; jei reikia naudoti metanolį, jį reikia skiesti dejonizuotu vandeniu santykiu 50:50, nors daugelis gamintojų to visiškai vengia.
Vandenilio fluorido rūgštis ir koncentruotos stiprios rūgštys: Tai labai ėsdina titaną, todėl jų reikia griežtai vengti
Rekomenduojami valymo būdai:
Azoto rūgšties -arba šarminiai valymo tirpalai
Izopropanolis kaip alternatyvus organinis tirpiklis (nesukelia įtempių korozijos)
Skalavimas dejonizuotu vandeniu po visų valymo operacijų
Patikrinkite, ar rūgštinėse voniose išvalytose mėginių dalyse nėra vandenilio
5. Temperatūros ir laiko kontrolė
Tiksli temperatūros kontrolė yra būtina, nes tirpalo temperatūra daro didelę įtaką metalurgijai ir galutinėms titano lydinių savybėms:
Rekristalizacinis atkaitinimas: Ti-6Al-4V paprastai atliekama maždaug 730 laipsnių kampu
Atkaitinimas nuo streso: Paprastai atliekamas 500–650 laipsnių kampu
Gydymas tirpalu: Temperatūros pasirinkimas priklauso nuo konkrečios lydinio sudėties ir norimos mikrostruktūros; žr. konkrečius lydinio{0}}duomenų lapus
Mirkymo laikas temperatūroje turi būti sumažintas, kad būtų išvengta:
Per didelis grūdų augimas, dėl kurio sumažėja kietumas ir lankstumas
Gili deguonies difuzija ir storo alfa korpuso susidarymas
Vandenilio surinkimas iš atmosferos teršalų pėdsakų
Plonų plokščių sekcijų iškraipymas
Temperatūros vienodumas visoje krosnies kameroje yra labai svarbus plokščių komponentams, kad būtų užtikrinta nuosekli visos dalies mikrostruktūra ir mechaninės savybės.
6. Po-terminio apdorojimo
Oksido plėvelės įvertinimas:Po terminio apdorojimo inertinėse dujose arba vakuume paviršiaus oksido spalva rodo užterštumo lygį:
Šviesiai geltona oksido plėvelė: Gali būti priimtina be pašalinimo
Šviesiai mėlyna, mėlyna arba pilka oksido plėvelė: Turi būti pašalintas pagal specifikacijas
Aušinimo reikalavimai:Kai kurie aviacijos ir kosmoso standartai rekomenduoja vakuuminiu karščiu apdorotus komponentus atvėsinti iki 200 laipsnių žemiau 200 laipsnių, kad būtų sumažintas terminis šokas ir paviršiaus oksidacija.
Mechaninis bandymas:Terminio apdorojimo efektyvumas turėtų būti patikrintas atliekant atitinkamus mechaninius bandymus, o ne atliekant vien kietumo bandymus, nes titano lydinių stiprumo ir kietumo ryšys yra menkas. Bandomieji pavyzdžiai gali būti iškirpti iš tipinių pavyzdžių arba dalių technologinių nuolaidų.
7. Specialios pastabos dėl plonos plokštės ir lakšto
Titano plokščių ir lakštų komponentai kelia specifinių iššūkių:
Iškraipymo valdymas: Plonos dalys linkusios deformuotis kaitinant ir vėsinant; būtinas tinkamas tvirtinimas ir vienodas šildymas
Pavasaris-grįžta: mažas titano elastingumo modulis ir didelis stiprumas šalto formavimo metu stipriai atsispyria-; Sudėtingoms formoms gali būti teikiama pirmenybė karštam formavimui
Greitas šildymas/aušinimas: plonos plokštės greitai įkaista ir atvėsta, todėl reikia tiksliai nustatyti laiką, kad būtų pasiekta norima mikrostruktūra be per didelio grūdelių augimo ar liekamojo įtempimo
Paviršiaus ploto-ir-tūrio santykis: Didesnis santykis padidina jautrumą atmosferos užterštumui, todėl atmosferos kontrolė tampa dar svarbesnė
