Titanyum alaşımlarının özellikleri ve dövme işlemindeki zorluklar
Dövme işlemini anlamadan önce, titanyum alaşımlarının dövme işleminin zorluğunu ve özgüllüğünü belirleyen benzersiz özelliklerini anlamak gerekir.
1.Yüksek özgül mukavemet (mukavemet/yoğunluk oranı): Titanyum alaşımlarının mukavemeti bazı çeliklerin mukavemetine yakındır, ancak yoğunlukları çeliğin sadece %60'ıdır, bu da onların en önemli avantajıdır.
2. İyi yüksek-sıcaklık performansı: 400-550 derece C'de hala yüksek mukavemeti koruyabilirken, alüminyum alaşımının mukavemeti 200 derecenin üzerinde keskin bir şekilde düşecektir.
3. Güçlü korozyon direnci: Yüzey, atmosfere, deniz suyuna ve çeşitli kimyasal ortamlara karşı mükemmel korozyon direncine sahip olan yoğun ve stabil bir oksit filmi oluşturmaya eğilimlidir.
4. Yüksek kimyasal aktivite: Dövme işleminin temel zorluğu budur. Yüksek sıcaklıklarda (özellikle 800 derece C'nin üzerinde) titanyum havadaki oksijen, nitrojen ve hidrojen ile reaksiyona girer.
Oksijen emilimi: Yüzeyde sert ve kırılgan bir oksit tabakasının (Case) oluşması, parçaların yorulma mukavemetini ve tokluğunu azaltabilir.
Hidrojen emilimi: Hidrojenin kırılganlaşmasına neden olabilir ve bu da malzeme plastisitesinde azalmaya yol açabilir.
5. Zayıf ısı iletkenliği: Titanyumun ısı iletkenliği çeliğinkinin yaklaşık 1/5'i ve alüminyumunkinin 1/15'idir. Bu, dövme ısıtması sırasında kütüğün içi ve dışı arasında büyük bir sıcaklık farkına yol açar ve bu da kolayca termal stres oluşturur; Dövme deformasyonu sırasında, ısı kolayca dağılmaz, bu da deformasyon bölgesinde yoğunlaşabilen ve izin verilen dövme sıcaklığını aşabilen yerel aşırı ısınmaya neden olur.
6. Yüksek deformasyon direnci ve dar plastisite aralığı: Titanyum alaşımları oda sıcaklığında yüksek dayanıma sahiptir ve deforme edilmesi zordur. Dövme işlemi belirli bir sıcaklık aralığında yapılmalıdır. Sıcaklık çok yüksekse iri taneciklere (kırılganlık) veya aşırı yanmaya neden olur. Sıcaklık çok düşükse deformasyon direncinde keskin bir artışa neden olur ve çatlayabilir.
Dövme proses akışı
Titanyum alaşımlarının dövülmesi genellikle aşağıdaki temel adımları takip eder:
1. Malzeme kesme
Isıtma ve dövme sırasında çatlağın yayılmasını önlemek amacıyla uç yüzün düz, çapaksız ve çatlaksız olmasını sağlamak için genellikle kesim için şerit testere veya torna kullanılır.
2. Isıtma
Bu en önemli hazırlık sürecidir.
Isıtma sıcaklığı: kesinlikle alaşım derecesine göre belirlenir. Genellikle faz geçiş noktasının (T) 20-50 derece C altında (+ bölgesinde) veya T'nin üzerinde (bölgede) dövülür. TC4 (Ti-6Al-4V) gibi yaygın olarak kullanılan alaşımlar için dövme sıcaklık aralığı yaklaşık 900-950 derece C'dir.
3.Isıtma ekipmanı: Elektrikli fırınlar veya gaz korumalı fırınlar kullanılmalıdır. Gaz kirliliğini en aza indirmek için kontrollü atmosfer fırınları veya vakumlu fırınların tavsiye edilmesine öncelik verin. Düzenli bir rezistanslı fırın kullanılıyorsa, indirgeyici bir atmosferden kaçınmak için (hidrojenasyonu önlemek için) fırının içinde hafif oksitleyici bir atmosfer muhafaza edilmelidir.
Isıtma süresi: kütüğün boyutuna göre belirlenir, kütüğün içinde ve dışında eşit sıcaklık sağlanır. Zayıf ısı iletkenliği nedeniyle ısıtma süresi genellikle çeliğinkinden daha uzundur.
