GR1 Proces przetwarzania tablic tytanu
W wysokiej klasy produkcji TITAN TITANIUM TLEPT (przemysłowo czysty tytan TA1) stał się podstawowym materiałem w branży lotniczej, inżynierii morskiej, biomedycznej i innych dziedzin ze względu na zawartość tytanu przekraczającą 99,5%, doskonałą oporność na korozję, biokompatybilność i lekkie właściwości. Jego przetwarzanie integruje technologie metalurgiczne, obróbki cieplne i precyzyjne, przy czym każdy krok wymaga ścisłej kontroli w celu maksymalizacji wydajności materiału.
Przygotowanie surowców
Przetwarzanie płyty tytanowej Gr1 zaczyna się od przygotowania gąbki tytanowej o dużej czystości. Tetrachlorek tytanu jest zmniejszony przy użyciu procesu krollicznego w celu wytworzenia cząstek gąbki tytanowej o czystości 99,7%. Cząstki te są następnie kruszone, badane i mieszane, aby zapewnić jednolity skład. Następnie do naciśnięcia gąbki tytanowej do elektrody stosuje się próżniowy piec łukowy (VAR):
Proces prasowy: Pod ciśnieniem 300-500 MPa granulki gąbki tytanowej są wciśnięte w cylindryczne puste puste miejsca elektrody o średnicy 500-800 mm i wysokości 1,2-1,5 m. Gęstość musi być kontrolowana przy 1,8-2,0 g/cm³, aby zapobiec zapadnięciu się podczas topnienia.
Zespół spawania: Wielokrotne puste ślanki elektrody są połączone spawaniem plazmowym, tworząc elektrodę topnienia o długości 3-5 m. Złącze spoiny są badane ultradźwiękowo, aby zapewnić brak wad, takich jak pory i pęknięcia.
Topienie próżniowe: W piecu VAR elektrody topią się w środowisku próżniowym 10⁻²-10⁻³ PA. Cykle wielokrotnego montażu (zwykle 3-5 razy) eliminują segregację, ostatecznie powodując wlewkę tytanu o jednolitym składzie. Zawartość tlenu musi być ściśle kontrolowana poniżej 0,08%, aby zapobiec kruchość.
Gorąco walcowanie
Wlewki tytanu są tworzone w początkowe płyty w procesie walcowania na gorąco. Ten proces wymaga równowagi między temperaturą, deformacją i szybkością chłodzenia:
Faza ogrzewania: Wlewki tytanu są ogrzewane do 950-1000 stopni w piecu opalanym gazem. Czas trzymania jest obliczany na podstawie grubości wlewki (2 godziny na 100 mm), zapewniając jednolitość temperatury rdzenia ± 5 stopni.
Zbliża się walcowanie: dwupoziomowy młyn odwracający wykonuje wiele przejść, osiągając całkowite odkształcenie 60–70%i toczące wlewki tytanu od płyt o grubości 300 mm do 50-80 mm. Redukcja na przejście jest kontrolowana przy 15-20 mm, aby uniknąć pęknięć krawędzi.
Końcowanie toczenia: Po podgrzewaniu do 900-950 stopni płyty są wykończone na czterech dużych prędkościach, osiągając końcową grubość 4-50 mm o szerokości tolerancji ± 0,5 mm. Prędkości toczenia sięgają 5-8 m/s. Chłodzenie emulsji jest wymagane do utrzymania końcowej temperatury toczenia w 750-800 stopnia, aby zapobiec zgrubieniu ziarna. Prostowanie w linii: 11-rzucająca maszyna prostująca służy do wyprostowania płyty na gorąco, aby wyeliminować naprężenie pozostałości i utrzymywać prostość mniejszą lub równą 2 mm/m.
Zimne wykończenie
Talerz na gorąco przechodzi na zimno, aby jeszcze bardziej poprawić chropowatość powierzchni i dokładność grubości:
Tiking i rozstrzyganie: Płyta z kołysaniem na gorąco jest marynowana w mieszaninie 15-20% kwasu azotowego i 1-3% kwasu hydrofluorowego w celu usunięcia skali tlenku powierzchniowego (około 0,1-0,3 mm grubości). Prędkość marynowania jest kontrolowana po 1-2 m/min, aby zapobiec nadmiernej korozji.
Odkształcenie toczenia na zimno: do wielu przejść używany jest sześciokrotny młyn na zimno, osiągając całkowite odkształcenie wynoszące 30-50%. Redukcja na przejście jest kontrolowana na 0,1-0,5 mm, z siłą toczącą 1000-1500 ton. Ostateczna tolerancja grubości wynosi ± 0,05 mm.
Wyżarzanie: Zimna płyta odbywa się w próżniowym piecu wyżarzającym w wysokości 700-750 stopnia przez 2-4 godziny w celu wyeliminowania utwardzania pracy i przywrócenia plastyczności. Po wyżarzaniu twardość jest zmniejszona do HV150-180, a wydłużenie wzrasta do ponad 25%.
Polerowanie powierzchniowe: mechaniczne polerowanie lub polerowanie elektrolityczne stosuje się w celu zmniejszenia chropowatości powierzchni do poniżej RA0,8 μm, spełniającą wysoką jakość zapotrzebowania na powierzchni implantów medycznych i innych zastosowań.
Przetwarzanie i testowanie
Gotowe tablice tytanowe ulegają serii procedur przetwarzania i testowania:
Krojenie i odcinanie: cięcie lasera lub strumienia wodnego służy do przecięcia tytanowych płytek na określone rozmiary. Cutowane krawędzie są fazowane (R0,5-1 mm), aby uniknąć stężenia naprężenia.
Testy nieniszczące: Testy ultradźwiękowe (UT) stosuje się do wykrywania defektów wewnętrznych (takich jak wtrącenia i pęknięcia) z wrażliwością do 0,5 mm. Testy prądu wirowego (ET) służy do badania pęknięć powierzchniowych z prędkością do 10 m/min. Testowanie wydajności: Testowanie na rozciąganie zgodnie z ASTM E8 przyniosło wytrzymałość na rozciąganie większą lub równą 240 MPa, granicę plastyczności większą lub równą 170 MPa, a wydłużenie większe lub równe 24%. Testy korozji według ASTM G48 wykazały szybkość korozji mniejszą lub równą 0,001 mm/rok w roztworze 3,5% NaCl.
Opakowanie i ochrona: Płytki tytanowe są pokryte olejem przeciwzzroczystym i pokryte fazą przeciw Rust w fazie VCI. Drewniane skrzynie są pakowane z pianki, aby zapobiec wibracjom transportu.
Od gąbki tytanowej do wysokiej precyzyjnej tablicy tytanowej, przetwarzanie stopu tytanu Gr1 jest drobiazgowym dążeniem do temperatury, deformacji i czystości. Optymalizacja każdego parametru procesu uosabia głęboką integrację technologii nauk i inżynierii materiałowej, ostatecznie przyczyniając się do niezastąpionego statusu tego „wszechstronnego metalu” na rynku wysokiej klasy.
