Kvalita výroby titánových hláv, ktoré sú kľúčovým komponentom-tlakových nádob, priamo súvisí s bezpečnosťou a spoľahlivosťou zariadení v drsnom prostredí. Zliatina titánu je široko používaná v chemickom, energetickom, leteckom a kozmickom priemysle a iných oblastiach vďaka svojej vysokej pevnosti, nízkej hustote, vynikajúcej odolnosti proti korózii a dobrému výkonu pri vysokých teplotách, ale jej obtiažnosť spracovania je tiež výrazne vyššia ako u bežných kovov. Nasleduje systematické vysvetlenie výrobného procesu a kontroly kvality titánových hláv na základe charakteristík materiálov zliatiny titánu.
Vlastnosti materiálu zliatiny titánu a problémy spracovania
Zliatiny titánu sú náchylné na nasledujúce problémy pri obrábaní:
Vysoká chemická aktivita: ľahko reaguje s kyslíkom, dusíkom, vodíkom a inými prvkami pri vysokých teplotách, čo vedie k krehnutiu;
Slabá tepelná vodivosť: teplo sa počas spracovania ľahko koncentruje, čo zhoršuje opotrebovanie nástroja a deformáciu materiálu;
Nízky modul pružnosti: veľký odskok po tvarovaní, ťažko kontrolovateľná rozmerová presnosť;
Slabá odolnosť proti opotrebovaniu: ľahko sa spája s formami, čo ovplyvňuje kvalitu povrchu.
Preto výroba titánových hláv vyžaduje špeciálne procesné opatrenia pre vyššie uvedené vlastnosti.
Proces odstreďovania: presné tvarovanie a riadenie procesu
Princíp procesu a prispôsobivosť
Zvlákňovanie sa postupne rozširuje lokálnou bodovou deformáciou, čo je vhodné pre zliatiny titánu, čo sú materiály s úzkymi deformačnými intervalmi. V porovnaní s celkovým razením môže odstreďovanie znížiť náhle namáhanie a znížiť riziko prasknutia, čo je obzvlášť vhodné na výrobu malých a stredných- hláv so zložitými tvarmi.
Kľúčové body zvlákňovania titánových zliatin
Odstreďovanie{0}}riadené teplotou: Vyhrievané odstreďovanie (300 – 500 stupňov ) sa často používa na zlepšenie plasticity materiálu a zníženie prasklín.
Forma a mazanie: Forma musí mať vysokú tvrdosť a odolnosť proti opotrebeniu a povrch je často chrómovaný alebo špeciálny náter; Mazanie by malo byť založené na mazivách na báze fluóru{0}}alebo grafitu s dobrou stabilitou pri vysokých teplotách, aby sa zabránilo spájaniu titánu s formami.
Stredné tepelné spracovanie: žíhanie (700 – 800 stupňov) by sa malo vykonávať medzi viacerými pradeniami, aby sa eliminovalo vytvrdzovanie a obnovila sa plasticita;
Rýchlosť a prispôsobenie podávania: Používajte nižšie rýchlosti otáčania a rýchlosti podávania, aby ste predišli poškodeniu tkaniva v dôsledku nahromadenia tepla.
Proces zvárania: záruka integrity zvaru a výkonu tkaniva
Výber spôsobu zvárania
Spájanie titánovej hlavy často používa:
Zváranie volfrámovým inertným plynom (GTAW): používa sa na tenké plechy a kritické zvary;
Zváranie plazmovým oblúkom (PAW): vhodné pre stredné a ťažké plechy s malou zónou ovplyvnenou teplom-;
Zváranie laserom/elektrónovým lúčom: Používa sa pri požiadavkách na vysokú{0}}presnosť s minimálnou deformáciou.
Kontrola procesu zvárania
Ochrana plynu: musí sa použiť argónový plyn vysokej{0}}čistoty (viac ako alebo rovný 99,999 %) a kryt mopu a zariadenie na ochranu chrbta musia byť navrhnuté tak, aby zabránili oxidácii na zadnej strane zvaru;
Parametre procesu: Prísne kontrolujte prívod tepla, aby ste zabránili vzniku hrubých zŕn alebo tvorbe krehkých fáz;
Prispôsobenie zváracieho materiálu: Vyberte zváracie drôty, ktoré sú homogénne so základným kovom alebo majú prvky s nízkou vôľou, ako napríklad ERTi-5, ERTi-7 atď.
Po-tepelnom spracovaní a testovaní zvárania
Žíhanie na zmiernenie napätia: zvyčajne sa vykonáva pri 500–600 stupňoch na zníženie zvyškového napätia;
Riešenie starnutia: vhodné pre zliatiny titánu alebo + na zlepšenie pevnosti a húževnatosti;
Ne{0}}deštruktívne testovanie: 100 % rádiografické testovanie (RT) alebo ultrazvukové testovanie (UT), doplnené penetračným testovaním (PT), aby sa zabezpečilo, že zvar je bez chýb.
Lisovanie: rozmerová presnosť a kontrola kvality povrchu
Ošetrenie panelovým zvarom
Kontrola zvyškovej výšky: zvyšková výška zvaru musí byť vyhladená, aby bola v jednej rovine so základným kovom, aby sa zabránilo koncentrácii napätia a prekážke prietoku počas lisovania;
Hladká prechodová zóna: Prechod medzi zvarom a základným kovom by mal byť hladký a sklon by nemal byť väčší ako 1:4.
Parametre procesu razenia
Razenie za studena: vhodné pre tenkostenné-hlavy, ale dávajte pozor na kompenzáciu odrazu;
Razenie za horúca: Zvyčajná teplota je 600–800 stupňov, aby sa znížila odolnosť proti deformácii, ale je potrebné zabrániť tvorbe oxidových usadenín;
Dizajn formy: Vzhľadom na odraz zliatiny titánu je potrebné zodpovedajúcim spôsobom upraviť veľkosť dutiny formy.
Kvalita povrchu a hrán
Úprava oxidovej vrstvy: Po tepelnom tvarovaní je potrebné vykonať morenie alebo pieskovanie, aby sa odstránila vrstva oxidu;
Spracovanie hrán: Skosenie je opracované tak, aby sa zabránilo mikro-trhlinám spôsobeným tepelným rezaním.
Celý systém kontroly kvality procesu
Kontrola továrne na materiál: skontrolujte certifikát materiálu, vykonajte spektrálnu analýzu a opätovnú kontrolu mechanických vlastností-;
Hodnotenie procesu a dohľad: každý proces musí prejsť hodnotením a inšpektor sleduje kľúčové procesy počas celého procesu;
Tolerancia rozmerov a polohy: 3D skenovanie alebo detekcia zakrivenia a obrysu šablóny;
Záverečná skúška výkonu: vrátane skúšky tlakom vody, skúšky vzduchotesnosti a skúšky korózie namáhaním (ak je to potrebné).
Titánové hlavy sa vyrábajú kombináciou špičkových{0}} postupov v oblasti vedy o materiáloch, obrábania plastov a technológie zvárania. Vďaka rafinovanému odstreďovaniu, zváraniu v ochrannej atmosfére inertného plynu a riadenému procesu razenia v kombinácii s prísnou-kontrolou kvality celého procesu je možné zaistiť, aby hlava pracovala stabilne po dlhú dobu v extrémnych podmienkach, ako je vysoký tlak, korózia a žiarenie. V budúcnosti, s aplikáciou numerickej simulácie, inteligentnej detekcie a ďalších technológií, sa bude výroba titánových hláv ďalej rozvíjať smerom k presnosti a digitalizácii.
