معالجة سبائك التيتانيوم TB2: العمل البارد والعمل الساخن والمعالجة الحرارية

سبائك التيتانيوم TB2 في عائلة سبائك بيتا

TB2 عبارة عن سبيكة تيتانيوم من نوع بيتا- شبه قابلة للاستقرار ومدرجة في نظام درجات التيتانيوم الصيني GB/T 3620.1، إلى جانب الدرجات النقية تجاريًا من TA0 إلى TA2 ودرجات alpha+beta مثل TC4 وTC16. نظرًا لأنه يتم الاحتفاظ بمرحلة بيتا في درجة حرارة الغرفة، يمكن تشكيل السبيكة في المحلول المعالج -ثم يتم تقويتها عن طريق التعتيق، لذلك ينقسم مسار إنتاج TB2 عادةً إلى مرحلة تشكيل ومرحلة تقوية منفصلة. يتم توفير الدرجة على شكل قضبان، وقضبان، وأسلاك، وصفيحة، وشريط، ويمكن سحب نفس الحرارة، أو دحرجتها، أو تشكيلها وفقًا لحالة التسليم المطلوبة من قبل المستخدم النهائي.

تشمل الاستخدامات النموذجية مخزون النوابض والمثبتات، والمكونات الهيكلية-عالية القوة، والأجزاء التي يجب أن تجمع بين الكثافة المعتدلة والمقاومة الجيدة للتآكل في البيئات الحاملة للكلوريد. تتمتع سبائك التيتانيوم بكثافة تبلغ حوالي 4.5 جم/سم 3، أي حوالي 60 بالمائة من كثافة الفولاذ، وهو السبب الرئيسي لاختيار الدرجة حيث يجب تحقيق تقليل الوزن ومقاومة التآكل في نفس الوقت. تكمن الصعوبة العملية في أن TB2 يتمتع بمرونة محدودة في درجة حرارة الغرفة، لذا يحتاج كل من العمل البارد والعمل الساخن إلى تدابير خاصة به.

المعالجة الباردة لسبائك التيتانيوم TB2

تتم المعالجة الباردة في درجة حرارة الغرفة وتتضمن السحب على البارد والدرفلة على البارد والتوجيه البارد. تعني اللدونة الضعيفة لدرجة حرارة الغرفة- لـ TB2 أن هناك حاجة إلى قوة تشكيل أكبر وأنه يجب التحكم في معلمات التشكيل بعناية لتجنب الشقوق والتشوه غير المرغوب فيه. في الممارسة العملية، يتم الجمع بين التدابير التالية:

الرسم الباردللقضبان والأسلاك والأنابيب، مع تقليل الضوء لكل تمريرة وإعادة التشحيم -قبل كل تمريرة.

المتداول الباردةبالنسبة للشريط والرقائق، حيث تحدد فجوة اللفة والتوتر وجدول التمرير مدى تحمل السمك والتسطيح.

عنوان باردبالنسبة للمثبتات، حيث يتم تشكيل البليت عادة في الحالة الملدنة أو المعالجة بالمحلول -للحد من تشقق الحواف.

التلدين المتوسطبين مراحل التشكيل لاستعادة الليونة قبل التخفيض التالي.

إن التخفيض لكل تمريرة، وسرعة الرسم، واختيار مواد التشحيم وهندسة القالب هي المتغيرات التي تحدد ما إذا كان تسلسل التشكيل على البارد مستقرًا. يجب أن تبقى أسطح الأدوات خالية من المواد-المتراكمة، لأن الاحتكاك بالأداة وواجهة قطعة العمل سرعان ما يتحول إلى تمزيق السطح.

طرق المعالجة الساخنة

تتم المعالجة الساخنة عند درجة حرارة مرتفعة، حيث تكون اللدونة عالية ويمكن تشكيل أشكال معقدة تحت ضغط أقل. تعتبر الطرق المعتادة، والدرفلة على الساخن، والبثق على الساخن هي الطرق المعتادة، وعادةً ما تتم إزالة الطبقة المخصبة بالأكسجين- التي تتشكل على السطح أثناء التسخين عن طريق التخليل أو التصنيع قبل وضع الجزء في الخدمة، نظرًا لأن الطبقة السطحية الصلبة والهشة تقلل من أداء الكلال.

نظرًا لأن السبيكة عبارة عن درجة بيتا، فإن درجة حرارة النهاية لخطوة التشكيل الساخن الأخيرة تؤثر على الهيكل الذي يصل إلى العميل، وعادةً ما يتم الاحتفاظ بسجل التشكيل مع سجل المعالجة الحرارية من أجل التتبع.

المعالجة الحرارية: معالجة المحاليل والشيخوخة والتليين

المعالجة الحرارية هي المرحلة التي تحدد القوة النهائية لجزء TB2. تعمل المعالجة بالمحلول على إذابة عناصر السبائك في مصفوفة بيتا وإعداد المادة للشيخوخة؛ يؤدي التقدم في السن إلى ترسيب المراحل الدقيقة ورفع القوة والصلابة إلى المستوى المستهدف؛ يتم استخدام التلدين في وقت سابق من الطريق لجعل السبيكة قابلة للتطبيق.

تحدد درجة حرارة المحلول ووقت التعمير التوازن بين القوة والليونة، ويجب التحقق من كلاهما مقابل مستوى الخاصية المطلوب في الرسم. ينبغي تسجيل تجانس الفرن والمزدوجات الحرارية لكل دفعة. تؤدي معالجة المحلول عند الطرف الأدنى من النطاق إلى ترك بنية أكثر خشونة، بينما يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى خشونة حجم حبيبات بيتا، لذلك يتم عادةً تجميد الجدول الزمني لكل شكل منتج وسمك القسم بدلاً من تعديله لكل طلب.

المعالجة السطحية وممارسة التصنيع

إن عملية الصقل بالخردق والأكسدة هما العمليتان السطحيتان اللتان يتم تطبيقهما غالبًا على أجزاء التيتانيوم النهائية. يؤدي الصقل بالطلقات إلى إجهاد ضاغط في الطبقة السطحية، مما يزيد من أداء الكلال، بينما تقوم عملية الأنودة ببناء طبقة أكسيد يمكن التحكم فيها والتي تعمل على تحسين مقاومة التآكل وصلابة السطح وجودة المظهر. يتم تنفيذ كلا العمليتين بعد المعالجة الحرارية النهائية حتى لا تضيع الفائدة في دورة الفرن اللاحقة.

يتمتع TB2 بصلابة عالية وميل قوي لدرجة حرارة القطع للارتفاع بسرعة، لذا فإن التآكل السريع للأداة والتلطيخ وضعف التحكم في الرقائق أمر شائع. هناك حاجة إلى أدوات وتقنيات متخصصة: أدوات قطع مصنوعة من-كربيد التنجستن عالي السرعة أو كربيد متعدد-مغطى بطبقات، وإعدادات صلبة، وحواف حادة، ويتم توصيل سائل التبريد مباشرةً إلى منطقة القطع. يجب الحفاظ على سرعة القطع ومعدل التغذية وعمق القطع داخل نطاق ضيق بحيث تظل العملية مستقرة ولا ترتفع درجة حرارة قطعة العمل، لأن الحرارة الزائدة تشوه البنية الدقيقة التي أنشأتها مرحلة المعالجة الحرارية للتو.

مراقبة الجودة لمكونات TB2 المعالجة

يبدأ التحقق من جزء TB2 النهائي بالمادة الواردة. يتم عادةً اعتماد القضبان والقضبان وفقًا لمعيار ASTM B348، واللوحة والشريط وفقًا لمعيار ASTM B265، والأنبوب وفقًا لمعيار ASTM B338، ويجب أن تصاحب كل حرارة شهادة مطحنة وفقًا لـ EN 10204 3.1 تغطي التركيب الكيميائي والخواص الميكانيكية. تشتمل فحوصات -العملية للأجزاء المشكلة والمُشكَّلة على اختبار الصلابة، واختبار الانحناء، والاختبار الهيدروستاتيكي للمنتجات الأنبوبية.

فحص الأبعاد للأقطار الحرجة وسمك الجدار والاستقامة قبل التعبئة.

فحص السطح بحثاً عن التمزقات والتمزقات والتلوث المضمن بعد التخليل.

إمكانية تتبع مستوى الدفعة-من رقم الحرارة إلى الجزء النهائي، بما في ذلك سجل المعالجة الحرارية.

تصدير التعبئة في حالات خشبية قياسية لحماية الأسطح الآلية أثناء الشحن.

الأسئلة المتداولة

س: لماذا يصعب تشكيل سبائك التيتانيوم TB2 على البارد؟
نظرًا لأن السبيكة لديها لدونة ضعيفة في درجة حرارة الغرفة، لذلك هناك حاجة إلى قوة أعلى وتظهر الشقوق أو التشوهات غير المرغوب فيها إذا كانت التخفيضات في كل تمريرة كبيرة جدًا.

س: ما هي أدوات القطع المستخدمة لسبائك التيتانيوم TB2؟
يتم استخدام -أدوات كربيد التنجستن عالية السرعة أو-أدوات كربيد مغلفة متعددة الطبقات، مع توصيل الحواف الحادة وسائل التبريد إلى منطقة القطع للتحكم في درجة حرارة القطع.

س: في أي درجة حرارة تتم معالجة المحلول؟
عادة ما يتم إجراء معالجة المحلول بين 800 درجة و1000 درجة، وبعد ذلك تصبح السبيكة جاهزة للشيخوخة.

س: ما الذي يحققه علاج الشيخوخة؟
وتتم عملية التعتيق بين 400 درجة و700 درجة لعدة ساعات إلى عشرات الساعات وترفع قوة وصلابة السبيكة إلى المستوى المطلوب.

س: ما هو الغرض من التلدين بين تمريرات التشكيل؟
التلدين يجعل البنية المجهرية أكثر تجانسًا، ويقلل من الصلابة ويحسن اللدونة بحيث يمكن تنفيذ المزيد من العمل البارد أو الساخن بأمان.

س: هل يمكن للأكسدة تحسين مقاومة التآكل لأجزاء TB2؟
نعم. تشكل الأنودة طبقة أكسيد تعمل على تحسين مقاومة التآكل وصلابة السطح وجودة المظهر، بينما يتم استخدام الصقل بالخردق حيث يكون أداء الكلال هو الأولوية.