Af hverju er "glæðing" nauðsynleg fyrir títanplötur?
Áður en þær fara frá verksmiðjunni fara títanplötur í gegnum ýmsa „ferla“ eins og að rúlla, klippa og beygja. Þessi ákafu vinnsluþrep, eins og að brjóta saman málmvír ítrekað, valda því að mikið magn af afgangsálagi safnast fyrir innan títanplötunnar og kristalbyggingin brenglast og þvingar. Á þessum tímapunkti, þrátt fyrir að títanplatan hafi æskilega lögun, er hún í „undir-heilbrigðu“ spennuástandi: hún getur hægt og rólega afmyndast af sjálfu sér, eða orðið hörð og brothætt, sem gerir síðari vinnslu erfiða og tæringarþol hennar mun einnig minnka.
Glæðunarferlið er sérstaklega hannað til að leysa þessi vandamál. Meginreglan hennar er einföld: Hitaðu títanplötuna upp í ákveðið háan hita, leyfðu henni að „drekka“ við þetta hitastig í nægilega langan tíma og kældu hana síðan niður á viðeigandi hraða. Meðan á þessu ferli stendur fá teygðu og brengluðu atómin í títaninu næga orku til að endurraða sér og fara aftur í reglulegra og afslappaðra ástand. Afgangsálag er alveg útrýmt og kristalbyggingin er lagfærð og einsleit. Í stuttu máli er glæðing „endurstilla“ og „endurgerð“ ferli, sem gerir títanplötunni kleift að endurheimta hörku, mýkt og stöðugleika sem hún ætti að hafa sem hágæða efni, sem leggur fullkominn grunn fyrir síðari notkun.
Hitastig og tími fyrir títanplötuglæðingu
Glæðing er ekki einfaldlega að henda títanplötunni inn í ofn og hita hana. Skilvirkni þess fer algjörlega eftir nákvæmri „uppskrift“, tveir mikilvægustu þættirnir eru hitastig og geymslutími.
Fyrir algengasta hreina títanið (eins og GR1, GR2) og lágt -blendi títan, er glæðingarhitastigið venjulega á bilinu 650 gráður til 800 gráður. Of lágt hitastig þýðir ófullnægjandi atómorka fyrir nægilega slökun og endurkristöllun; of hátt hitastig getur leitt til of mikils kornvaxtar, sem getur skaðað vélræna eiginleika efnisins, líkt og að ofelda gufusoðnar bollur. Biðtíminn er ákvörðuð af þykkt plötunnar og ofnálagi, meginreglan er sú að tryggja að öll platan nái jafnt innsettu hitastigi innan frá og út, og lýkur umbreytingu á innri uppbyggingu, venjulega reiknað sem nokkrar mínútur á millimetra þykkt.
Fyrir meiri-styrkleika títan málmblöndur (eins og TC4, þ.e. Ti-6Al-4V), er glæðingarferlið enn flóknara. Auk venjulegrar streitulosunarglæðingar er lofttæmisglæðing eða verndandi andrúmsloft (eins og argon) algengari. Þetta er vegna þess að títan er mjög "hvarfgjarnt" við háan hita og hvarfast auðveldlega við súrefni og köfnunarefni í loftinu og myndar hart og brothætt oxíðlag á yfirborðinu. Tómarúm eða argongas virkar eins og hlífðarhlíf fyrir títanplötuna, einangrar hana frá skaðlegu lofti meðan á glæðingarferlinu stendur og heldur þannig hreinu yfirborði og stöðugri samsetningu. Hreinsunarhitastigið fyrir TC4 er almennt á milli 700 gráður og 800 gráður, fylgt eftir með ofnkælingu eða loftkælingu, með sérstöku aðferðinni sem er valin út frá frammistöðukröfum.
Títanplötuglæðingarferlisskref
Upphitunarstig:Títanplatan er jafnt og þétt sett í glæðingarofninn og hitastigið er aukið. Upphitunarhraði ætti ekki að vera of hraður til að koma í veg fyrir að nýtt hitaálag myndist í þunnum plötum eða flóknum hlutum vegna hitamismuns innan og utan. Markmiðið er að tryggja að títanplatan sé hituð jafnt.
Soaking Stage:Þegar ofnhitastigið hefur náð forstilltu glæðuhitastigi hefst mikilvægasta „bleyti“ stigið. Á þessu stigi er títanplatan í „stöðugt hitastig gufubað“ ástand. Umtalsverðar breytingar eiga sér stað í innri örbyggingu: brengluðum kornum er smám saman skipt út fyrir ný, streitulaus- jafnáxuð korn (þetta ferli er kallað "endurkristöllun"); leyst atóm dreifast jafnt; og afgangsspennu er algjörlega eytt við háan hita með ör-skriði frumeinda. Þegar bleytitímanum er lokið er innri endurskipulagningu efnisins í meginatriðum lokið.
Kælistig:Þetta er lokaskrefið og það er líka mjög mikilvægt. Fyrir hreint títan hefur kæliaðferðin (ofnkæling, loftkæling, vatnskæling) lítil áhrif á frammistöðu; loftkæling er yfirleitt nægjanleg og skilvirk. Hins vegar, fyrir títan málmblöndur, hefur kælihraði bein áhrif á endanlega uppbyggingu og eiginleika. Ofnkæling er hægust, sem leiðir til mjúkasta efnið með bestu mýktina; loftkæling er í meðallagi, sem gefur gott jafnvægi á styrk og seiglu. Kælingarferlið ætti einnig að fara fram í verndandi andrúmslofti eða lofttæmi þar til hitastigið fer niður í öruggt svið (td undir 300 gráður) áður en það kemst í snertingu við loft til að koma í veg fyrir oxun við háan-hita.
Í stuttu máli, títanplötuglæðingarferlið er alls ekki ómissandi skref; það er nákvæm brú sem tengir saman efnisvinnslu og hágæða forrit. Með nákvæmri blöndu af því að stjórna hitastigi, tíma og umhverfi geta verkfræðingar, eins og með töfrabrögðum, umbreytt uninni, „stressuðu og þreytu“ títanplötu í -afkastamikið, stöðugt og áreiðanlegt lykilefni fyrir nútíma iðnað og á endanum fundið víðtæka notkun á fremstu-sviðum eins og flug- og efna- og lækningatækjum.
