Titāna 2. klases atlases ceļvedis

Gr2 (CP Ti)ir kļuvis par visplašāk izmantoto{0}}augstākās klases jomās, pateicoties tās līdzsvarotajai veiktspējai, lieliskajai apstrādes pielāgošanās spējai un izmaksu-efektivitātei. Ir daudz titāna sakausējuma marku. Kā precīzi noteikt, vai Gr2 atbilst prasībām, un izvairīties no izvēles pārpratumiem?

 

 

Izturība pret koroziju: uz virsmas var izveidot blīvu, pašdziedinošu-titāna oksīda plēvi. Tam ir labāka izturība pret koroziju, ko plaši izmanto jūras inženierijā (caurules, savienotāji) un ķīmiskajā inženierijā (reaktoru uzlikas, pārvades cauruļvadi).

 

Mehāniskās īpašības: Stiepes izturība ir 370-480 MPa. Teces robeža ir 275 MPa, un pagarinājums ir 20–25%. Lai gan tā izturība ir zemāka nekā Gr5, tai ir izcila izturība. Tas ir piemērots medicīniskiem zobu implantu abatmentiem (nesot oklūzijas spēku + plastmasas apstrādei) un siltummaiņiem (izturība pret termiskā stresa plaisāšanu).

 

Bioloģiskā saderība un siltumvadītspēja: nesatur kaitīgus elementus un tam ir lieliska biosaderība, un tas ir piemērots ortopēdiskiem implantiem un zobu restaurācijām. Ar siltumvadītspēju 16,3 W/(m·K) tas var apmierināt kosmosa un citu jomu siltumizolācijas vajadzības.

 

 

1. Kalšanas process

Gr2 kalšanas temperatūra ir 800-950 grādi. Nepieciešama temperatūras kontrole, lai novērstu graudu rupšanu. Kalšana var uzlabot graudus, uzlabot blīvumu un uzlabot mehānisko īpašību viendabīgumu, padarot to piemērotu sarežģītiem kalumiem, piemēram, vārstu serdeņiem. Pēc kalšanas tiek veikta spriedzes atlaidināšana, turot 600-700 grādu temperatūrā, kam seko gaisa dzesēšana, lai novērstu stresu un atjaunotu plastiskumu.

 

2. Metināšanas process

Gr2 ir laba metināmība, un to var metināt, izmantojot tādas metodes kā TIG un MIG. Metināšanai ir jāizmanto argona gāze, kuras tīrības pakāpe ir lielāka vai vienāda ar 99,99%, lai novērstu titāna reakciju augstā temperatūrā, veidojot trauslus savienojumus. Lai samazinātu atlikušo spriegumu un novērstu plaisāšanu, pēc metināšanas ir ieteicama spriedzes atlaidināšana.

 

3. Griešanas un formēšanas procesi

Gr2 ir mērenas griešanas grūtības. Sliktās siltumvadītspējas dēļ ir jāizvēlas cementēta karbīda instrumenti, kā arī zems griešanas ātrums, liels padeves ātrums un pietiekams dzesēšanas šķidruma daudzums. Tā augstā plastiskums padara to piemērotu aukstai apstrādei, piemēram, štancēšanai un locīšanai bez sarežģītas priekšsildīšanas, tādējādi samazinot izmaksas.

 

Gr1,Gr2,Gr3,Gr4,Gr5,Gr7,titāna stieņu displejs

 

 

Gr5 (Ti-6Al-4V), kā visplašāk izmantotajam titāna sakausējumam, ir daudz lielāka stiprība nekā Gr2, un to bieži izmanto augstākās klases jomās, piemēram, aviācijā. Tomēr daudzos gadījumos Gr2 unikālās priekšrocības padara to par labāku izvēli.

 

Salīdzinājums	Gr2 (CP Ti)	Gr5 (Ti-6Al-4V)
Izmaksu priekšrocības	Augstāka izmaksu efektivitāte{0}}, materiālu izmaksas ir 1/2–2/3 no Gr5, ievērojami uzlabojot produktu tirgus konkurētspēju	Satur alumīnija un vanādija sakausējuma elementus, sarežģītus kausēšanas un apstrādes procesus, izmaksas ir 1,5–2 reizes lielākas nekā Gr2
Apstrādes grūtības	Zema izturība un augsta plastika, vienkārši griešanas/metināšanas/aukstās formēšanas procesi; ilgs instrumenta kalpošanas laiks, zems ražošanas lūžņu daudzums un apstrādes zudumi	Augsta izturība un cietība, smags instrumenta nodilums griešanas laikā, stingra metināšanas parametru kontrole, aukstā formēšanai nepieciešama priekšsildīšana, ilgs apstrādes cikls un augstas izmaksas
Izturība pret koroziju un bioloģiskā saderība	1. Stabilāks vidē, piemēram, atšķaidītā sērskābē un mitrā hlorā; 2. Tīrs titāna sastāvs, uzticama bioloģiskā saderība	1. Laba izturība pret koroziju, bet leģējošie elementi var samazināt izturību pret koroziju noteiktā vidē; 2. Satur vanādija elementu, kam var būt potenciāla ietekme uz dažiem cilvēka ķermeņiem
Zema{0}}temperatūras veiktspēja	Nav būtiskas plastiskuma un stingrības samazināšanās šķidrā slāpekļa temperatūrā (-196 grādi), stabilas mehāniskās īpašības	Zemā{0}}temperatūras vidē var rasties paaugstināts trauslums
Piemērojamie scenāriji	Ķīmiskie cauruļvadi, civilās medicīniskās ierīces, medicīniskie implanti (zobu implanti, mazie ortopēdiskie implanti), zemas{0}}temperatūras uzglabāšanas iekārtas, saldēšanas tehnika	Rūpnieciskās konstrukcijas daļas, kurām nepieciešama augsta izturība, kosmosa komponenti, lielas noslodzes{0}}mehāniskās daļas utt.

 

 

Akli tiekties pēc liela spēka: scenārijos, kuriem nav nepieciešama īpaši liela izturība (piemēram, ķīmiskie trauki un pārtikas pārstrāde1.iekārtas), Gr2 izturība ir pietiekama. Izvēloties augstas-izturības pakāpes, piemēram, Gr5, palielināsies izmaksas, palielināsies apstrādes grūtības un radīsies izšķērdēšana.

 

2. Apstrādes un materiālu atbilstības ignorēšana: Gr5 ir slikta aukstās formēšanas veiktspēja, un, izvēloties to sarežģītai štancēšanai un metinātām daļām, var rasties plaisāšana. Gr2 ir laba plastiskums, piemērots dažādiem aukstās apstrādes un metināšanas procesiem, kā arī vairāk piemērots sarežģītām apstrādes vajadzībām.

 

3.AtpazītGr2 kā "Viss-nolūks" sadaļā Izturība pret koroziju: Gr2 ir piemērots tikai tradicionālajām korozīvām vidēm, un to nevar izmantot ļoti kodīgos gadījumos, piemēram, koncentrētā slāpekļskābe un fluorūdeņražskābe. Skarbām vidēm ir jāizvēlas īpašas pret koroziju izturīgas{2} kategorijas, piemēram, Gr7 un Gr12.

 

4. Izmaksu un veiktspējas līdzsvara neievērošana: Izmaksas ziņā Gr5 ir daudz augstāks par Gr2. Atlasei ir jābūt līdzsvarotām prasībām un izmaksu-efektivitātei. Tādos gadījumos kā civilās medicīnas ierīces Gr2 veiktspējas un izmaksu priekšrocības ir pietiekamas, lai apmierinātu vajadzības, un nav nepieciešams izvēlēties augstas{5}}cenas kategorijas.