Miért olyan nehéz kovácsolni a titánt? - Hírek

Titánnehéz kovácsolni, elsősorban azért, mert magas hőmérsékleten "nagyon reaktív, rossz a hővezető képessége, és hajlamos a szerszámhoz tapadni", ami rendkívül szűk feldolgozási ablakot eredményez.

1. Rendkívül magas kémiai reakcióképesség magas hőmérsékleten

600 fok feletti hőmérsékleten a titán hevesen felszívja a hidrogént, az oxigént és a nitrogént, kemény és törékeny "-tokot" (oxigénben-dúsított szennyeződési réteget) képezve, amely felületi repedéseket okoz a kovácsolt anyagokban, és csökkenti a plaszticitást. Minél magasabb a hőmérséklet, annál gyorsabb a gázfelvétel; ezért a műveleteket védőatmoszférában vagy bevonattal kell végezni, és a melegítési időt röviden kell tartani.

2. Rendkívül szűk kovácsolási hőmérséklet-tartomány

A titán fázisátalakulási hőmérséklete (átmeneti pontja) jellemzően 900-1000 fok körül van (ötvözettől függően).

Az átalakulási pont túllépése és a teljes tartományba való belépés a szemcseméret drámai megnövekedését okozza, ami a kovácsolás keménységének éles csökkenését eredményezi.

Körülbelül 700 fok alatt az alakváltozási ellenállás az egekbe szökik, így az anyag hajlamos a repedésre.

A tényleges kovácsolható ablak gyakran csak 150-250 fokos, míg acélnál 400-600 fok.

Ha a hőmérséklet túl gyorsan csökken működés közben, a kovácsolt anyagot vissza kell helyezni a kemencébe; különben egyetlen ütéssel megreped.

3. Rossz hővezetőképesség és hőmérsékleti inhomogenitás

A titán hővezető képessége körülbelül 1/4-e az acélnak és 1/15-e az alumíniumnak. A kovácsolás során:

A tuskó felülete gyorsan lehűl a szerszámüreggel érintkezve, miközben a mag forró marad.

A deformációs hő a magban koncentrálódik, ami helyi túlmelegedést és égést okozhat.

Nagy hőmérséklet-különbség a belső és a külső között → egyenetlen alakváltozás → mikroszerkezeti inhomogenitás és delaminációra való hajlam

4. Magas deformációs ellenállás és érzékenység az alakváltozási sebességre

A titán magas hőmérsékletű áramlási feszültsége{0}} nagyon érzékeny az alakváltozási sebességre; kalapácsos kovácsolás (nagy sebesség) során az ellenállás sokkal nagyobb, mint préskovácsoláskor (alacsony sebesség). Ugyanezen a hőmérsékleten a titánötvözetek deformációs ellenállása 2-3-szorosa a közönséges acélénak, ami nagyobb űrtartalmú berendezést igényel.

5. Magas súrlódási együttható és hajlamos a szerszámhoz tapadni

A titán és az acélszerszámok közötti súrlódási együttható akár 0,3–0,5 (szemben az acélkovácsolásnál körülbelül 0,1–0,2 értékkel), és magas hőmérsékleten diffúziós kötés alakul ki (a szerszámhoz tapad), ami rendkívül gyors szerszámkopáshoz és felületi karcoláshoz vezet a kovácsolt anyagokon. Ezért elengedhetetlen a kenőanyag gyakori alkalmazása és a szerszám hőmérsékletének szigorú ellenőrzése.

5. Magas súrlódási együttható, és hajlamos a szerszámhoz tapadni

A titán és az acél szerszámok közötti súrlódási együttható akár 0,3–0,5 (szemben a kovácsolt acél körülbelül 0,1–0,2 értékével), és magas hőmérsékleten diffúziós kötés lép fel (a szerszámhoz tapadva), ami rendkívül gyors szerszámkopáshoz és felületi karcoláshoz vezet a kovácsolt anyagokon. Ez szükségessé teszi a kenőanyag gyakori alkalmazását és a szerszám hőmérsékletének szigorú ellenőrzését.

6. Alacsony rugalmassági modulus és jelentős visszaugrás

A titán rugalmassági modulusa körülbelül 110 GPa (szemben az acél körülbelül 210 GPa-val). A kovácsolás után jelentős visszarugaszkodást mutat, ami megnehezíti a méretpontosság ellenőrzését; további kompenzáció szükséges a szerszám kialakításánál.

Összefoglalva, a titán kovácsolása olyan, mintha nagy sebességgel haladnánk egy nagyon keskeny "tökéletességhez vezető úton": az energiának (a berendezés tonnatartalmának) nagynak kell lennie, az út (hőmérséklet-tartomány) mégis rendkívül szűk; maga a jármű (munkadarab) hajlamos a repedésre, a környező környezet (oxidáció, hidrogén-abszorpció) tele van buktatókkal. Pontosan azért, mert ezek a szigorú követelmények még összetettebbé teszik, a kiváló minőségű titánkovácsolások műszaki akadályai rendkívül magasak-, a költségek pedig viszonylag drágák.

Titanium forgings Gr7 Titanium-Pd alloy Forged Ring factory