Φύλλο Titanium Grade 1 vs Grade 2: Σύνθεση, μορφοποίηση και Οδηγός εφαρμογής

Το εμπορικά καθαρό φύλλο τιτανίου ταξινομείται σε τέσσερις κατηγορίες ανάλογα με την περιεκτικότητα σε διάμεσο υλικό και η Βαθμολογία 1 και η Βαθμολογία 2 βρίσκονται στο μαλακό και μεσαίο άκρο αυτής της σκάλας. Και τα δύο είναι άλφα-, και τα δύο είναι μη κράμα, και τα δύο ανθίστανται στα χλωρίδια, στα οξειδωτικά οξέα και στο θαλασσινό νερό μέσω του ίδιου παθητικού φιλμ διοξειδίου του τιτανίου. Αυτό που τα χωρίζει είναι μια μικρή χημική διαφορά με δυσανάλογη επίδραση στον τρόπο συμπεριφοράς του φύλλου στο φρένο πίεσης και στο καλούπι διαμόρφωσης.

Χημική διαφορά μεταξύ φύλλου Βαθμού 1 και Βαθμού 2

Οι δύο ποιότητες διαφέρουν ως προς το οξυγόνο, τον σίδηρο και, έμμεσα, την προκύπτουσα αντοχή. Τα παρακάτω όρια είναι οι μέγιστες τιμές που εφαρμόζονται στο φύλλο κάτω από την προδιαγραφή ταινίας, φύλλου και πλακών ASTM B265.

Μηχανικές ιδιότητες των δύο φύλλων

Η αναλογία απόδοσης-προς-εφελκυσμού είναι 0,58 για τον βαθμό 1 και 0,80 για τον βαθμό 2, γεγονός που εξηγεί τη διαφορά στη συμπεριφορά σχηματισμού καλύτερα από τους αριθμούς αντοχής μόνο. Μια χαμηλή αναλογία σημαίνει ότι το υλικό συνεχίζει να σκληραίνει μετά την υποχώρηση, κατανέμοντας την τάση στη ζώνη παραμόρφωσης αντί να τη συγκεντρώνει. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ο βαθμός 1 επιβιώνει από μια στενή κλήρωση που θα έσκιζε τον βαθμό 2.

Συμπεριφορά διαμόρφωσης, συγκόλλησης και μηχανικής κατεργασίας

Το φύλλο βαθμού 1 είναι η επιλογή για κύπελλα βαθιάς έλξης, φυσητήρες διαστολής, διαμορφωμένες επενδύσεις και επένδυση{1}}με έκρηξη, όπου η διαδρομή καταπόνησης απαιτεί πλήρη επιμήκυνση 24 τοις εκατό. Το φύλλο βαθμού 2 λυγίζει, φλάντζες και ρολό σχηματίζεται εύκολα και χρησιμοποιείται για πλάκες εναλλάκτη θερμότητας, κελύφη δοχείων και μεγάλα κατασκευασμένα πάνελ. Και οι δύο ποιότητες είναι συγκολλημένες με θωράκιση αδρανούς αερίου και και οι δύο πρέπει να προστατεύονται έως ότου το ψυχρό μέταλλο δεν παρουσιάζει πλέον αποχρωματισμό, γεγονός που υποδηλώνει πρόσληψη οξυγόνου και αζώτου. Το Springback είναι έντονο και στα δύο, και πιο πυκνό από ό,τι στον χάλυβα, επειδή το μέτρο ελαστικότητας είναι μόνο περίπου 103 GPa για Grade 1 και 105 GPa για Grade 2. Η συμπεριφορά μηχανικής κατεργασίας είναι εξίσου κακή και στις δύο κατηγορίες: η χαμηλή θερμική αγωγιμότητα συγκεντρώνει τη θερμότητα στην αιχμή, επομένως απαιτούνται αιχμηρά εργαλεία, μέτριες κρύες ταχύτητες επιφάνειας2 ή άφθονη δροσερή ταχύτητα1.

Η απόδοση διάβρωσης είναι ουσιαστικά ίδια

Οι αγοραστές μερικές φορές υποθέτουν ότι ο ισχυρότερος βαθμός αντιστέκεται καλύτερα στη διάβρωση. Δεν το κάνει. Το προστατευτικό φιλμ οξειδίου είναι το ίδιο και στις δύο περιπτώσεις και τα ενδιάμεσα στοιχεία που αυξάνουν την αντοχή δεν παίζουν ευεργετικό ρόλο στην αντοχή στη διάβρωση. Ο βαθμός 1 και ο βαθμός 2 συμπεριφέρονται σχεδόν πανομοιότυπα σε θαλασσινό νερό, άλμη, υποχλωριώδες και υγρό χλώριο. Όπου το περιβάλλον μειώνεται αντί να οξειδώνεται, ή όπου ένα ζεστό χλωρίδιο έχει παγιδευτεί σε μια σχισμή, κανένας βαθμός δεν είναι η σωστή απάντηση και θα πρέπει να αξιολογείται ένας τροποποιημένος βαθμός παλλάδιο-, όπως ο βαθμός 7.

Η συμπεριφορά θερμοκρασίας είναι επίσης κοινή και στα δύο: η συνεχής εξυπηρέτηση στον αέρα περιορίζεται κανονικά στους 300 βαθμούς Κελσίου περίπου και πάνω από τους 600 βαθμούς Κελσίου περίπου η διάχυση οξυγόνου σχηματίζει μια θήκη άλφα που πρέπει να αφαιρεθεί πριν το εξάρτημα τεθεί σε λειτουργία.

Επιλογή μεταξύ τους

Ο πρακτικός κανόνας είναι να επιλέξετε Grade 1 όταν η διαδικασία διαμόρφωσης είναι το περιοριστικό βήμα στο σχέδιο κατασκευής και Grade 2 σε κάθε άλλη περίπτωση. Ο βαθμός 1 ταιριάζει σε εξαρτήματα με βαθιά έλξη και βαριά μορφοποίηση, θυσιαστικές ανόδους και υποστρώματα ηλεκτροδίων, στρώματα επένδυσης και εφαρμογές όπου απαιτείται ένα μαλακό, εξαιρετικά συμβατό φύλλο για σφράγιση. Ο βαθμός 2 ταιριάζει σε κελύφη δοχείων πίεσης, πλάκες και πλαίσια εναλλάκτη θερμότητας, εξαρτήματα μονάδας αφαλάτωσης, θαλάσσιο υλικό, σώματα ιατρικών οργάνων, αρχιτεκτονικά πάνελ και εξαρτήματα ηλεκτρολύτη. Επειδή η διαφορά τιμής μεταξύ των δύο είναι μικρή, η απόφαση θα πρέπει να καθοδηγείται από την κατασκευαστικότητα και το στρες του σχεδιασμού και όχι από το κόστος υλικού. Όπου ένα εξάρτημα είναι οριακό στον βαθμό 1 για αντοχή, η μετάβαση στον βαθμό 2 είναι σχεδόν πάντα φθηνότερη από τον επανασχεδιασμό της λειτουργίας διαμόρφωσης.

Σημειώσεις Παραγγελίας και Επιθεώρησης

Το φύλλο κανονικά παρέχεται ανοπτημένο και τουρσί, με ανοχές διαστάσεων και επιτρεπόμενη διακύμανση πάχους που ορίζονται από τις ίδιες προδιαγραφές που καλύπτουν τις χημικές και μηχανικές απαιτήσεις. Η ανοχή πάχους είναι ασύμμετρη στο φύλλο τιτανίου και ποικίλλει ανάλογα με το ονομαστικό πάχος και το πλάτος, επομένως η κατηγορία ανοχής πρέπει να αναφέρεται στην παραγγελία. Οι μηχανικές δοκιμές σε κάθε θερμότητα περιλαμβάνουν αντοχή εφελκυσμού, αντοχή διαρροής και επιμήκυνση και χρησιμοποιείται μια δοκιμή κάμψης για την επιβεβαίωση της ολκιμότητας στο έτοιμο φύλλο. Οι αγοραστές θα πρέπει επίσης να επιβεβαιώσουν την κατάσταση, εάν το φύλλο κατασκευάστηκε από μια πλήρως ενσωματωμένη οδό τήξης και εάν το πιστοποιητικό προσδιορίζει την ισχύουσα αναθεώρηση προδιαγραφών. Η κατάσταση της επιφάνειας, συμπεριλαμβανομένης της ελευθερίας από ενσωματωμένο ξένο υλικό και από βαθιές γρατσουνιές, έχει μεγαλύτερη σημασία στο τιτάνιο παρά στον χάλυβα, επειδή τα ελαττώματα στην επιφάνεια του φύλλου διαδίδονται σε διαμορφωμένα μέρη.

Συχνές Ερωτήσεις

Q:Μπορούν να αναμειχθούν φύλλα Βαθμού 1 και Βαθμού 2 σε ένα κατασκευασμένο συγκρότημα;
Α: Ναι, συγκολλούνται μεταξύ τους χωρίς δυσκολία και η άρθρωση είναι μεταλλουργικά υγιής. Ο χαμηλότερος βαθμός αντοχής ελέγχει την επιτρεπόμενη σχεδίαση στην περιοχή της άρθρωσης και η διαδικασία συγκόλλησης θα πρέπει να είναι κατάλληλη για τον συνδυασμό πάχους που ενώνεται.

Q:Ποιος βαθμός είναι καλύτερος για μια πλάκα επίστρωσης με έκρηξη-;
Α: Βαθμός 1, επειδή η διαδικασία συγκόλλησης απαιτεί το μέταλλο να παραμορφωθεί εκτενώς χωρίς να ραγίσει. Η χαμηλότερη αντοχή διαρροής και η μεγαλύτερη επιμήκυνση μειώνουν τον κίνδυνο θραύσης της επιφάνειας κατά τη διάρκεια του βήματος συγκόλλησης με σύγκρουση.

Q:Αξίζει το φύλλο Βαθμού 2 το επιπλέον κόστος σε σχέση με τον Βαθμό 1;
Α: Για οποιοδήποτε εξάρτημα που πρέπει να φέρει φορτίο, ναι. Η ελάχιστη αντοχή εφελκυσμού 345 MPa και η ελάχιστη αντοχή διαρροής 275 MPa επιτρέπουν λεπτότερες τομές για την ίδια εργασία, και η διαφορά κόστους μεταξύ των βαθμών είναι μέτρια σε σύγκριση με τη διαφορά μεταξύ της κάθε κατηγορίας και ενός κράματος όπως το Ti-6Al-4V.

Q:Το φύλλο χρειάζεται ανακούφιση από το στρες μετά το σχηματισμό;
Α: Όπου η καταπόνηση σχηματισμού είναι υψηλή ή το εξάρτημα θα υποβληθεί σε μηχανική κατεργασία στη συνέχεια, μια ανόπτηση ανακούφισης από την πίεση μειώνει την παραμόρφωση και τον κίνδυνο διάβρωσης από την τάση στην υπηρεσία χλωρίου. Η επεξεργασία πραγματοποιείται σε κενό ή σε αδρανή ατμόσφαιρα υψηλής καθαρότητας- για να αποφευχθεί η μόλυνση της επιφάνειας.

Q:Πώς καθορίζεται η ανοχή πάχους σε μια παραγγελία φύλλου;
Α: Ορίζοντας την ισχύουσα κατηγορία προδιαγραφών και ανοχής μαζί με το ονομαστικό πάχος και πλάτος. Το φύλλο τιτανίου έχει μια επιτρεπόμενη μείον ζώνη ανοχής από μόνο του, επομένως ένας αγοραστής που χρειάζεται ένα εγγυημένο ελάχιστο πάχος θα πρέπει να δηλώνει ρητά αυτήν την απαίτηση αντί να βασίζεται σε ονομαστικές διαστάσεις.

Q:Υπάρχουν περιορισμοί στο μέγιστο πάχος του φύλλου για αυτές τις ποιότητες;
Α: Και οι δύο ποιότητες παράγονται σε όλη τη σειρά φύλλων και σε πλάκα. Όταν το προϊόν διασχίζει το πάχος της πλάκας, οι εφαρμοστέες μηχανικές απαιτήσεις αλλάζουν, ιδιαίτερα η ελάχιστη επιμήκυνση, επομένως ο σχεδιασμός θα πρέπει να βασίζεται στις τιμές για την πραγματική μορφή προϊόντος που παρέχεται.