กระบวนการประมวลผลแผ่นไทเทเนียมไทเทเนียม

ในการผลิตระดับไฮเอนด์แผ่นโลหะผสมไทเทเนียม GR1 (Titanium Pure Titanium TA1) ได้กลายเป็นวัสดุหลักในการบินและอวกาศวิศวกรรมทางทะเลชีวการแพทย์และสาขาอื่น ๆ เนื่องจากปริมาณไทเทเนียมเกิน 99.5%ความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม การประมวลผลของมันรวมเทคโนโลยีการรักษาด้วยโลหะการรักษาความร้อนและเทคโนโลยีการขึ้นรูปที่แม่นยำกับแต่ละขั้นตอนที่ต้องมีการควบคุมอย่างเข้มงวดเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของวัสดุ

การเตรียมวัตถุดิบ

การประมวลผลของแผ่นไทเทเนียม GR1 เริ่มต้นด้วยการเตรียมฟองน้ำไทเทเนียมที่มีความบริสุทธิ์สูง Titanium tetrachloride ลดลงโดยใช้กระบวนการ Kroll เพื่อผลิตอนุภาคฟองน้ำไทเทเนียมด้วยความบริสุทธิ์ 99.7% อนุภาคเหล่านี้จะถูกบดขยี้คัดกรองและผสมเพื่อให้แน่ใจว่าองค์ประกอบสม่ำเสมอ ต่อจากนั้นใช้เตาอาร์คสูญญากาศ (VAR) ที่ใช้ในการกดฟองน้ำไทเทเนียมลงในช่องว่างอิเล็กโทรด:

กระบวนการกด: ภายใต้แรงดัน 300-500 MPa เม็ดฟองน้ำไทเทเนียมจะถูกกดลงในช่องว่างอิเล็กโทรดทรงกระบอกที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 500-800 มม. และความสูง 1.2-1.5 ม. ความหนาแน่นจะต้องควบคุมที่ 1.8-2.0 g/cm³เพื่อป้องกันการล่มสลายในระหว่างการหลอมละลาย

ชุดประกอบการเชื่อม: ช่องว่างอิเล็กโทรดหลายตัวเชื่อมต่อกันด้วยการเชื่อมพลาสมาเพื่อสร้างอิเล็กโทรดหลอมเหลวยาว 3-5 ม. ข้อต่อเชื่อมได้รับการตรวจสอบทางอัลตร้าซอนเพื่อให้แน่ใจว่าไม่มีข้อบกพร่องเช่นรูขุมขนและรอยแตก

การหลอมสุญญากาศ: ในเตา VAR อิเล็กโทรดจะถูกละลายในสภาพแวดล้อมสูญญากาศของ10⁻²-10⁻³ pa. รอบหลายรอบ (โดยทั่วไป 3-5 ครั้ง) กำจัดการแยกออกจากกันในที่สุดก็ส่งผลให้แท่งไทเทเนียมมีองค์ประกอบสม่ำเสมอ ปริมาณออกซิเจนจะต้องถูกควบคุมอย่างเข้มงวดต่ำกว่า 0.08% เพื่อป้องกันการ embrittlement

 

กลิ้งร้อน

แท่งไทเทเนียมจะถูกสร้างขึ้นเป็นแผ่นเริ่มต้นผ่านกระบวนการกลิ้งร้อน กระบวนการนี้ต้องการความสมดุลระหว่างอุณหภูมิการเสียรูปและอัตราการระบายความร้อน:

ขั้นตอนการทำความร้อน: แท่งไทเทเนียมถูกทำให้ร้อนถึง 950-1000 องศาในเตาเผาแก๊ส เวลาการถือครองจะถูกคำนวณตามความหนาของ ingot (2 ชั่วโมงต่อ 100 มม.) ทำให้มั่นใจได้ถึงความสม่ำเสมอของอุณหภูมิแกนที่± 5 องศา

Rough Rolling: โรงสีย้อนกลับสองม้วนทำการผ่านหลายครั้งเพื่อให้ได้การเสียรูปรวม 60-70%และกลิ้งแท่งไทเทเนียมจากแผ่นหนาหนา 300 มม. ถึง 50-80 มม. การลดลงต่อการผ่านจะถูกควบคุมที่ 15-20 มม. เพื่อหลีกเลี่ยงรอยแตกขอบ

Finishing Rolling: หลังจากอุ่นขึ้นถึง 900-950 องศาแผ่นพื้นจะเสร็จสิ้นในโรงสีความเร็วสูงสี่ม้วนซึ่งมีความหนาสุดท้าย 4-50 มม. ด้วยความกว้างของความกว้าง± 0.5 มม. ความเร็วในการหมุนถึง 5-8m/s การระบายความร้อนด้วยอิมัลชันจะต้องรักษาอุณหภูมิการหมุนขั้นสุดท้ายที่ 750-800 องศาเพื่อป้องกันการหยาบของเมล็ด การยืดแบบอินไลน์: เครื่องยืด 11 ม้วนถูกใช้เพื่อยืดแผ่นรีดร้อนเพื่อกำจัดความเครียดที่เหลือและรักษาความตรงกว่าหรือเท่ากับ 2 มม./เมตร

 

เสร็จสิ้นการหมุนเย็น

แผ่นที่รีดร้อนผ่านการกลิ้งเย็นเพื่อปรับปรุงความขรุขระของพื้นผิวและความแม่นยำของความหนา:

การดองและการสืบทอด: แผ่นรีดร้อนจะดองในส่วนผสมของกรดไนตริก 15-20% และกรดไฮโดรฟลูออริก 1-3% เพื่อกำจัดสเกลออกไซด์ของพื้นผิว (หนาประมาณ 0.1-0.3 มม.) ความเร็วดองถูกควบคุมที่ 1-2m/นาทีเพื่อป้องกันการกัดกร่อนที่มากเกินไป

การเปลี่ยนรูปแบบเย็น: โรงงานกลิ้งเย็นหกม้วนถูกใช้สำหรับการผ่านหลายครั้งเพื่อให้ได้การเสียรูปรวม 30-50% การลดลงต่อการผ่านจะถูกควบคุมที่ 0.1-0.5 มม. โดยมีแรงกลิ้ง 1,000-1500 ตัน การทนความหนาสุดท้ายคือ± 0.05 มม.

การหลอม: จานรีดเย็นจัดขึ้นในเตาหลอมสูญญากาศที่ 700-750 องศาเป็นเวลา 2-4 ชั่วโมงเพื่อกำจัดการแข็งตัวของงานและฟื้นฟูพลาสติก หลังจากการหลอมความแข็งจะลดลงเป็น HV150-180 และการยืดตัวจะเพิ่มขึ้นเป็น 25%

การขัดผิว: การขัดด้วยกลไกหรือการขัดด้วยอิเล็กโทรไลต์ใช้เพื่อลดความขรุขระของพื้นผิวให้ต่ำกว่าRA0.8μmตรงตามความต้องการคุณภาพพื้นผิวสูงของการปลูกถ่ายทางการแพทย์และการใช้งานอื่น ๆ

 

หลังการประมวลผลและการทดสอบ

แผ่นไทเทเนียมที่เสร็จแล้วได้รับชุดของขั้นตอนหลังการประมวลผลและการทดสอบ:

การตัดและการเลื่อน: การตัดเลเซอร์หรือเจ็ทน้ำใช้เพื่อตัดแผ่นไทเทเนียมเป็นขนาดที่ระบุ ขอบตัดจะถูกลบล้าง (R0.5-1 มม.) เพื่อหลีกเลี่ยงความเข้มข้นของความเครียด

การทดสอบแบบไม่ทำลาย: การทดสอบอัลตราโซนิก (UT) ใช้ในการตรวจจับข้อบกพร่องภายใน (เช่นการรวมและรอยแตก) ที่มีความไวสูงถึง 0.5 มม. Eddy ปัจจุบันการทดสอบ (ET) ใช้ในการคัดกรองรอยแตกพื้นผิวด้วยความเร็วสูงถึง 10m/นาที การทดสอบประสิทธิภาพ: การทดสอบแรงดึงตาม ASTM E8 ให้ความต้านทานแรงดึงมากกว่าหรือเท่ากับ 240 MPa ความแข็งแรงของผลผลิตมากกว่าหรือเท่ากับ 170 MPa และการยืดตัวมากกว่าหรือเท่ากับ 24% การทดสอบการกัดกร่อนตาม ASTM G48 แสดงให้เห็นถึงอัตราการกัดกร่อนน้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.001 มม./ปีในสารละลาย NaCl 3.5%

บรรจุภัณฑ์และการป้องกัน: แผ่นไทเทเนียมถูกเคลือบด้วยน้ำมันต่อต้านความร้อนและเคลือบด้วยฟิล์มป้องกันไอของ VCI ลังไม้ที่เต็มไปด้วยบอร์ดโฟมเพื่อป้องกันการสั่นสะเทือนของการขนส่ง

 

จากฟองน้ำไทเทเนียมไปจนถึงแผ่นไทเทเนียมที่มีความแม่นยำสูงการประมวลผลของโลหะผสมไทเทเนียม GR1 เป็นการแสวงหาอุณหภูมิการเสียรูปและความบริสุทธิ์อย่างพิถีพิถัน การเพิ่มประสิทธิภาพของพารามิเตอร์กระบวนการแต่ละครั้งเป็นการรวมการบูรณาการอย่างลึกซึ้งของเทคโนโลยีด้านวิทยาศาสตร์วัสดุและเทคโนโลยีด้านวิศวกรรมในที่สุดก็มีส่วนทำให้สถานะที่ไม่สามารถถูกแทนที่ได้ของ "โลหะทุกรอบ" นี้ในตลาดระดับสูง