חומרי טיטניום נמצאים בשימוש נרחב בחלל, הנדסה ימית, ציוד כימי ושדות רפואיים בגלל חוזקם הגבוה, עמידות בפני קורוזיה, צפיפות נמוכה ותאימות ביולוגית מעולה. עם זאת, בניגוד לעיבוד מתכות מסורתי, עיצוב חומרי טיטניום מושג באמצעות טכניקות ספציפיות. מאמר זה, המבוסס על המאפיינים הפיזיים של חומרי טיטניום, מנתח באופן שיטתי את נקודות המפתח הטכניות ואת תרחישי היישומים של ארבעת תהליכי הליבה: גיבוש כיפוף, גיבוש חותם, גיבוש מסתובב והתחייבות להרחבה.
גיבוש כיפוף: האמנות המאוזנת של פלסטיק - עיוות אלסטי
גיבוש כיפוף הוא שיטת היצירה הנפוצה ביותר בייצור ציוד טיטניום. הוא משיג בקרת צורה באמצעות השילוב של עיוות פלסטיק והתאוששות אלסטית. נקודות תהליך הליבה הן כדלקמן:
1. בקרת חוסן:לאחר הכיפוף, חומרי טיטניום עוברים התאוששות אלסטית, הדורשת פיצוי על ידי התאמת רדיוס הכיפוף או פרמטרי התהליך. לדוגמה, יש לשמור מרווח של 2 מעלות עד 5 מעלות לזווית הכיפוף כדי לנטרל את הריבאונד.
2. מגבלת רדיוס כיפוף מינימלית:רדיוס הכיפוף המינימלי של חומרי טיטניום הוא בדרך כלל פי שלושה מקוטר הצינור (כיפוף קר) או פעמיים (כיפוף חם). ניתן לכופף צינורות טיטניום בקוטר של פחות מ- 50 מ"מ בתהליך הכיפוף הקור, אך לאחר כיפוף קר, נדרש חישול הקלה על מתח (החזקה של 450-550 מעלות למשך שעה) כדי לבטל לחץ שיורי.
3. אופטימיזציה של תהליך כיפוף חם:
- בקרת טמפרטורה: טמפרטורת החימום לכיפוף חם טיטניום טהור היא 177-350 מעלות, ולסגסוגות טיטניום, ניתן לחמם אותה ל 427 מעלות. בנקודה זו, חוזק התשואה יורד ב -25%-50%, והפלסטיות משתפרת באופן משמעותי, כאשר זווית הריבאונד מופחתת לפחות ממעלה.
- שיטת טעינה: כיפוף חם מחולק לכיפוף מתח (מתח צירי) וכיפוף דחיסה (דחיסה מקומית). כיפוף מתח מתאים לרכיבי צינור ארוכים, ואילו כיפוף דחיסה מתאים לרכיבי צינור קצרים.
- הגנת גז: כיפוף חם צריך להתבצע בסביבת גז או ואקום אינרטי כדי להימנע מהיווצרות קשקשי תחמוצת.
- מקרה יישום: ציוד חיפוש ים עמוק - משתמש בתהליך הכיפוף החם של צינורות טיטניום. תוך 250 מעלות הוא משיג כיפוף של 180 מעלות, עם ריבאונד של 0.5 מעלות בלבד, ועובי שכבת תחמוצת השטח הוא פחות מ- 0.1 מ"מ, ומשפר משמעותית את עמידות הלחץ של הציוד.
