Jak walcowanie na zimno zmienia płytę tytanową
Walcowanie na gorąco rozbija wlewek lub wlewek tytanowy na płytę i zwój, ale walcowanie na zimno ustala ostateczną grubość, płaskość i jakość powierzchni. Walcowanie na zimno przeprowadza się poniżej temperatury rekrystalizacji stopu, dzięki czemu obróbka metalu-twardnieje, a nie mięknie, gdy przechodzi przez walce. Każde przejście zwiększa gęstość dyslokacji, co zwiększa granicę plastyczności i twardość, jednocześnie zmniejszając ciągliwość. Właśnie dlatego płyta tytanowa-walcowana na zimno jest mocniejsza niż ten sam gatunek-w stanie walcowanym na gorąco i wyżarzonym, i dlatego harmonogram walcowania opiera się na liczbie przejść, redukcji na przejście i-etapach wyżarzania międzywarstwowego.
W przypadku tytanu handlowo czystego (CP) rekrystalizacja rozpoczyna się w temperaturze około 550-700 stopni, w zależności od poziomu tlenu międzywęzłowego, więc taśma wchodząca na rolki jest utrzymywana znacznie poniżej tego okna. Gatunki o wyższej zawartości tlenu i żelaza, takie jak ASTM B265 klasa 4,-twardnieją szybciej niż miękkie gatunki 1 i wymagają częstszego wyżarzania pośredniego. Ti-6Al-4V (klasa 5) jest jeszcze bardziej czuły, dlatego normalną praktyką w walcowni jest dwuetapowy harmonogram z wyżarzaniem próżniowym lub wyżarzaniem w gazie obojętnym pomiędzy etapami.
Praktyczną korzyścią jest kontrola. Blacha-walcowana na zimno może być dostarczona w stanie wyżarzonym zmiękczająco, w stanie ćwierć-twardym lub pół-twardym uzyskanym w wyniku kontrolowanej redukcji na zimno lub w stanie-odprężonym, gdzie stabilność wymiarowa jest ważniejsza niż maksymalna plastyczność. Kupujący powinien podać wymagany stan, ponieważ ten sam gatunek przy tej samej grubości zachowuje się bardzo różnie w zależności od tego, ile zimnej obróbki pozostaje w gotowej płycie.
Gatunki walcowane na zimno i typowe właściwości mechaniczne
Płyta, arkusz i taśma produkowane zgodnie z normą ASTM B265 / B265M to typowa specyfikacja referencyjna dla tytanu kutego kutego, podczas gdy norma GB/T 3621 obejmuje płyty z tytanu i stopów tytanu na rynek chiński, a norma ASTM F67 dotyczy tytanu niestopowego do implantów chirurgicznych. Poniższa tabela zawiera listę minimalnych wartości wyżarzonych powszechnie podawanych dla form produktów płytowych; rzeczywiste wyniki są podawane ciepło po ogniu w certyfikacie młyna.
| Stopień | Skład nominalny | Wytrzymałość na rozciąganie, min | Granica plastyczności, min | Wydłużenie, min |
|---|---|---|---|---|
| Klasa 1 | Tytan CP, niska zawartość tlenu | 240 MPa | 138 MPa | 24 % |
| klasa 2 | Tytan CP, standardowy tlen | 345 MPa | 275 MPa | 20 % |
| klasa 4 | Tytan CP, wyższy poziom tlenu i żelaza | 550 MPa | 483 MPa | 15 % |
| klasa 5 | Ti-6Al-4V | 895 MPa | 828 MPa | 10 % |
| klasa 7 | Tytan CP z dodatkiem palladu | 345 MPa | 275 MPa | 20 % |
Gęstość tytanu wynosi około 4,51 g/cm3, co stanowi około 57% stali, co czyni płytę atrakcyjną wszędzie tam, gdzie konieczne jest zmniejszenie ruchomej masy.
Temperatura topnienia wynosi około 1668 stopni, a moduł sprężystości gatunków CP mieści się w zakresie 105-120 GPa.
Gatunki zawierające pallad-, takie jak klasa 7 i klasa 11, wybierane są do zastosowań w środowisku łagodnie redukujących kwasów; Klasy 26 i 27 wykorzystują ruten zamiast palladu, aby uzyskać podobną odporność na korozję przy niższych kosztach.
Płyta Ti-6Al-4V to podstawa w przemyśle lotniczym i kosmonautycznym, będąca także standardem w przypadku zbiorników ciśnieniowych, sprzętu podwodnego i komponentów medycznych, gdzie decydującym czynnikiem jest stosunek wytrzymałości do masy.
Praktyka młynarska: redukcja, wyżarzanie i prostowanie
Typowa metoda-walcowania na zimno rozpoczyna się od-walcowania na gorąco i wytrawiania zwoju, który przed pierwszym przejściem na zimno jest usuwany z kamienia mechanicznie lub przez trawienie kwasem. Całkowita redukcja na zimno jest dzielona na kilka przejść z wyżarzaniem pośrednim, a etap wyżarzania przeprowadzany jest w piecu próżniowym lub w atmosferze ochronnej, tak aby pobieranie tlenu i azotu mieściło się w granicach specyfikacji. Po ostatnim przejściu płyta jest wyżarzana lub odprężana, następnie-wyrównywana wałkiem i, w razie potrzeby, przycinana na odpowiednią długość.
O ostatecznej jakości decydują dwa punkty. Po pierwsze, stan walców i smarowanie kontrolują powierzchnię; zużyta lub źle schłodzona rolka pozostawia ślady przenoszenia, drgania i matowe wykończenie, których nie usuwa żadna późniejsza operacja. Po drugie, kontrola poziomu po wyżarzaniu zapobiega wyginaniu się i skręcaniu, które pojawiają się, gdy naprężenia szczątkowe uwalniają się podczas cięcia laserowego lub obróbki w zakładzie klienta. Dostawca, który zgłasza płaskość w milimetrach na metr, a nie tylko „płaską”, jest łatwiejszy do zakwalifikowania.
Rozmiary, tolerancje i wykończenie powierzchni
Walcowana na zimno płyta tytanowa-jest powszechnie dostarczana w grubościach od ułamka milimetra do kilku milimetrów gotowej grubości, przy czym szersze grubości są dostarczane w postaci-walcowanej na gorąco. Tolerancja grubości, szerokość, długość, stan krawędzi i płaskość są określone w zamówieniu, a komercyjne stopnie wykończenia są zwykle opisywane jako wykończenie walcowane, trawione, wyżarzane na połysk lub szlifowane.
Tolerancję grubości podaje się jako przedział plus/minus, a najciaśniejsze klasy kosztują więcej, ponieważ wymagają dodatkowych przejść i częstszych kontroli grubości.
Tolerancje długości i szerokości podawane są oddzielnie od tolerancji grubości; krawędzie ścięte są standardem, a krawędzie obrobione maszynowo nadają się do późniejszego spawania lub uszczelniania.
Stan powierzchni należy uzgodnić przed walcowaniem, ponieważ trawienie usuwa warstwę tlenków, ale nieznacznie zmienia ostateczną grubość i chropowatość.
Zwoje, blachy przycięte-na-długą długość i pocięte arkusze to normalne formy dostawy, a każda forma ma własne wymagania dotyczące pakowania i obsługi.
Tam, gdzie używana jest-walcowana na zimno płyta tytanowa
Sprzęt do procesów chemicznych wykorzystuje-walcowany na zimno tytan do produkcji płaszczy wymienników ciepła, arkuszy rur, zbiorników reakcyjnych i rurociągów, w których chlorki zniszczyłyby stal nierdzewną. Instalacje odsalania wykorzystują go do rur i płyt w-sekcjach solanki o wysokiej temperaturze. W programach lotniczych i obronnych stosuje się blachę Ti-6Al-4V do wsporników konstrukcyjnych, ram i łączników, gdzie liczy się każdy kilogram. Producenci urządzeń medycznych wykorzystują gatunki niestopowe, takie jak Grade 2 i Grade 4, do produkcji płytek i obudów implantów, a inżynieria motoryzacyjna i sportów motorowych wykorzystuje tytan walcowany na zimno do produkcji elementów układu wydechowego, elementów złącznych i lekkich paneli nadwozia.
W każdym przypadku pakiet specyfikacji powinien wymieniać gatunek, obowiązującą normę, stan, wymagania dotyczące testów mechanicznych, wykończenie powierzchni i sposób pakowania, tak aby płyta docierająca do zakładu była gotowa do następnej operacji i nie wymagała przeróbek.
Często zadawane pytania:-Płyta tytanowa walcowana na zimno
P: Dlaczego tytan-walcowany na zimno jest mocniejszy niż tytan-walcowany na gorąco tego samego gatunku?
Walcowanie na zimno przeprowadza się w temperaturze poniżej temperatury rekrystalizacji, dzięki czemu obróbka metalu-utwardza się i zachowuje wysoką gęstość dyslokacji, zamiast odzyskiwać swoją miękką, wyżarzoną strukturę.
P: Czy blacha-walcowana na zimno może zostać dostarczona w stanie całkowicie miękkim?
Tak. Po ostatnim przejściu walcowania blachę poddaje się wyżarzaniu w temperaturze wyższej od rekrystalizacji w próżni lub atmosferze ochronnej, aby przywrócić plastyczność i zmniejszyć naprężenia walcownicze.
P: Który standard należy podać w zamówieniu?
ASTM B265 / B265M jest zwykle wybieranym wyborem w przypadku płyt i arkuszy z kutego tytanu, GB/T 3621 obejmuje płytę tytanową na rynku chińskim, a ASTM F67 dotyczy niestopowego tytanu do implantów chirurgicznych.
P: Jaka jest praktyczna różnica między płytą klasy 2 i klasy 5?
Klasa 2 to handlowo czysty tytan o doskonałej odkształcalności i odporności na korozję, podczas gdy klasa 5 to Ti-6Al-4V o mniej więcej dwukrotnie większej wytrzymałości do zastosowań konstrukcyjnych i lotniczych.
P: Jak należy przechowywać-walcowaną na zimno płytę tytanową?
Trzymaj go w suchym miejscu, z dala od podłogi i oddzielony od stali węglowej, aby uniknąć zanieczyszczenia żelazem i plam galwanicznych; folia ochronna lub papier przekładkowy zapobiega zarysowaniu powierzchni podczas transportu.
P: Czy walcowanie na zimno wpływa na odporność na korozję?
Wyżarzona powierzchnia ma taką samą odporność na korozję jak-walcowany na gorąco materiał tego samego gatunku, ale intensywna obróbka na zimno bez wyżarzania może pozostawić naprężenia szczątkowe, które w niektórych środowiskach sprzyjają pękaniu.