פגמי פרזול בסגסוגת טיטניום: גורמים, איתור ומניעה

מדוע פרזול טיטניום פחות סלחן מפלדה

טיטניום מחשל בחלון טמפרטורה צר ומוליך חום בצורה גרועה, כך שההבדלים בין פני השטח למרכז בילט גדולים יותר ממה שהיו בפלדה. סגסוגות אלפא ואלפא-בטא רגישות במיוחד להתחממות יתר, ולעתים קרובות לא ניתן לשחזר את הפגמים הנובעים ממחזור חימום רע. ההבנה של אילו פגמים ניתן לעבד מחדש ומה אומר שהחלק הוא גרוטאות היא ההבדל בין תהליך הניתן לשליטה לבין שיעור גרוטאות שאף אחד לא יכול להסביר.

פריכות בטא מהתחממות יתר

שבירות בטא נגרמת על ידי התחממות יתר. בסגסוגות אלפא ואלפא-בטא, ובמיוחד בדרגות אלפא-בטא, טמפרטורת חישול מעל לטרנסוס ביתא מייצרת מבנה גרגירי ביתא גס ושווה-צירים עם אלפא המושקע לאורך גבולות הגרגרים ומבנה תוך גבישי מפוספס. הפלסטיות בטמפרטורת החדר- יורדת בחדות. זוהי חתימת התחממות יתר הקלאסית.

התחממות יתר לא ניתנת לתיקון על ידי טיפול בחום. יש לפרק את המבנה על ידי עיבוד מחדש של החומר מתחת לטרנסוס בטא, ורק אם גיאומטריית החישול והמלאי שנותר מאפשרים זאת. המניעה נשענת על בקרת התנור: שמור את טמפרטורת התנור בתוך פס מתאים, סקור את החדר באופן קבוע, מקם את המטען כך שחלקי העבודה לא יהיו קרובים מדי לגופי החימום, השתמש בבלבול משני הצדדים בתנורים מחוממים התנגדות- כדי למנוע התחממות יתר מקומית, והגבלת גודל המטען. מדידת טרנסוס הביטא בפועל של חום הסגסוגת בכל תנור היא אמצעי הגנה יעיל נוסף, מכיוון שהטרנסוס נע עם תוכן ביניים.

גרגיר גס מקומי

בחישול קוביות הפטיש והעיתונות, המוליכות התרמית הירודה של טיטניום פירושה שמשטח הבילט מתקרר במידה ניכרת במגע עם התבנית, והחיכוך בין חומר העבודה לבין התבנית העליונה והתחתון מרכז דפורמציה באמצע התבנית. פני השטח מתעוותים פחות, המבנה המקורי שלו שורד, ונוצר רצועת גרגירים גסה מקומית.

שלושה אמצעים מטפלים בזה. פעולת פרזול- מראש מפזרת את העיוות בצורה אחידה יותר במעבר הגימור. שימון טוב יותר מפחית את החיכוך בין המטס לתבנית. וחימום מקדים יסודי של התבנית חותך את ירידת הטמפרטורה שהבילט סובל במהלך ההעברה והמגע.

סדקים על פני השטח

סדקים פני השטח מופיעים בעיקר כאשר טמפרטורת הגמר יורדת מתחת לטמפרטורת ההתגבשות המלאה של הסגסוגת. בחישול קוביות, זמן מגע מופרז בין בילט למות הוא הסיבה הרגילה: מכיוון שטיטניום מוליך חום בצורה גרועה, פני השטח יכולים לרדת מתחת לטמפרטורת הגימור המותרת כאשר המרכז עדיין חם. חומר סיכה זכוכית על חישול קוביות עיתונות, וקיצור זמן המגע בין הריק לתבנית התחתון בחישול פטיש, הם התרופות הסטנדרטיות. הסדקים רדודים ולעיתים ניתן להסירם על ידי מיזוג, אך רק בגבולות שנקבעו בשרטוט ובמפרט הזיוף הרלוונטי.

מבנה יצוק שמור

כאשר מטיל מזויף עם צמצום לא מספיק או עם רצף שגוי, המבנה היצוק שורד לתוך החלק המוגמר. התרופה מבוססת על תהליכים- ולא על בדיקה-: הגדל את יחס החישול והשתמש בהפרעות ורישום חוזרות ונשנות כך שהדנדריטים היצוקים מתפרקים וקווי הזרימה עוקבים אחר קווי המתאר של החלק. פרזול עם מבנה יצוק שנשמר מראה מאקרו מבנה אופייני על חלקת בדיקה חתוכה וחרוטה.

להקות בהירות

פסים בהירים נראים במבנה המאקרו -ההגדלה הנמוכה כפסים בעלי בהירות שונה מהמתכת שמסביב. בהתאם לזווית ההארה הם יכולים להיראות בהירים או כהים יותר מחומר הבסיס. בחתך- הם מופיעים כנקודות או פתיתים; בחתך אורכי הם עוברים כפסים חלקים שאורכם יכול להיות בין עשרה מילימטרים למספר מטרים.

ישנן שתי סיבות. הראשון הוא הפרדה כימית בסגסוגת, בדרך כלל של יסודות המשפיעים על התגובה לחריטה. השני הוא חימום דפורמציה במהלך חישול, שבו הטמפרטורה משתנה יותר מדי מנקודה לנקודה בחומר העבודה. פסים בהירים מפגרים את הפלסטיות וביצועי הטמפרטורות הגבוהות-, לכן מניעה פירושה שליטה בהפרדה בשלב ההיתוך ובחירת פרמטרים של חישול תרמי, טמפרטורת חימום, דרגת דפורמציה וקצב דפורמציה, השומרים על שליטה בטמפרטורה על פני הפרזול.

מקרה אלפא

שכבת התפרקות האלפא נוצרת כאשר חמצן וחנקן מתפזרים פנימה דרך אבנית התחמוצת הרופפת בטמפרטורה גבוהה, מה שמעלה את תכולת הביניים של מתכת פני השטח. ככל שתכולת החמצן והחנקן של פני השטח עולה, כך גם שיעור שלב האלפא עולה, עד ששכבת פני השטח עשויה להיות כולה אלפא. שכבה זו קשה ושבירה, ועל בילט או פרזול היא עלולה להיסדק במהלך העיוות שלאחר מכן.

העובי תלוי בסוג התנור, באופי גז התנור, בטמפרטורת החימום ובזמן ההחזקה. העובי גדל עם הטמפרטורה, עם זמן ההחזקה ועם תכולת החמצן והחנקן של אטמוספירת התנור. סגסוגות אלפא, בטא ואלפא-בטא יכולות כולן ליצור את השכבה, וסגסוגות אלפא נוטות לכך במיוחד; סגסוגות בטא מתנגדות לכך עד שהן מתחממות מעל ל-980 מעלות בערך. יש להסיר את השכבה בכבישה או בעיבוד שבבי, והעומק המותר בשרטוט פרזול הוא מימד אמיתי, לא סובל לרפיון.

שבירות מימן

פועלים שני מנגנונים. בהתפרקות מסוג-הזדקנות, אטומי מימן באתרי סריג בין-סטיציאלי מתפזרים תחת לחץ ומתאספים בריכוזי מתח לאורך זמן, מצמידים נקעים כך שהם לא יכולים לנוע בחופשיות והופכים את המטריצה ​​לשבירה. בהתפרקות מסוג הידריד, מימן המומס בטמפרטורה גבוהה משקע כמו הידריד כשהטמפרטורה יורדת, ומפרק את הסגסוגת. שניהם יכולים להופיע בטיטניום ובסגסוגות שלו.

הסיבה העיקרית בשני המקרים היא תכולת מימן מוגזמת, ולכן יש להחזיק סגסוגות טיטניום תעשייתיות ב-0.015% או מתחת. מניעה במהלך פרזול וטיפול בחום פירושה שימוש באווירת כבשן המחמצנת מעט, ובמקום שבו המימן כבר חורג מהמגבלה, חישול ואקום הוא הדרך להסירו. תכולת המימן נמדדת על המוצר המוגמר על ידי היתוך גז אינרטי תחת ASTM E1447, ותעודת זיוף צריכה לציין את התוצאה ולא את הכוונה.

איתור וקבלה

ASTM B381 מכסה פרזול מסגסוגת טיטניום ומגדיר את דרגות האיכות ואת דרישות הבחינה שהזמנת רכש יכולה להתקשר; AMS 4928 מכסה את סרגל ה-Ti-6Al-4V, מלאי פרזול ותוואי חישול המשמשים בעבודות תעופה וחלל. קבלה מכנית היא על ידי בדיקת מתיחה ל-ASTM E8/E8M, עם בדיקת מתיחה ופריצת מתח בטמפרטורה גבוהה עבור חלקים חמים. תקינות פנימית מאומתת בדרך כלל על ידי בדיקה אולטרסאונד, ומצב פני השטח על ידי בדיקה חודרת. מארז אלפא ומבנה המיקרו מאומתים על גבי קופונים מקטעים מזיוף קורבן או הסמכה.

שאלות נפוצות

Q:האם ניתן להציל פרזול טיטניום שחומם יתר על המידה על ידי-טיפול בחום מחדש?
ת: לא. את המבנה הגס שעבר טרנספורמציה לא ניתן להפוך על ידי טיפול תרמי בלבד. ההתאוששות דורשת דפורמציה פלסטית מתחת לטרנסוס בטא, ורק היכן שהגיאומטריה והמלאי שנותר מאפשרים זאת.

Q:מדוע טיטניום מחשל עם חלון צר יותר מפלדה?
ת: מכיוון שהטרנסוס בטא קובע גבול עליון קשה ומוליכות תרמית נמוכה הופכים את הבדל הטמפרטורה למרכז-למרכז גדול. החלון השמיש מצטמצם עוד יותר על ידי הצורך לסיים מעל טמפרטורת ההתגבשות מחדש.

Q:מהי תכולת המימן המקסימלית המותרת?
ת: 0.015% עבור סגסוגות טיטניום תעשייתיות. מעל לרמה זו הן הזדקנות המתח וההתפרקות מסוג הידריד הופכים לסיכון ממשי, ונדרש חישול ואקום כדי להפחית אותו.

Q:האם סגסוגות בטא יוצרות מארז אלפא?
ת: הם מתנגדים לזה טוב יותר מסגסוגות אלפא ואלפא-ביתא ולא יווצרו את השכבה עד שתתחמם מעל ל-980 מעלות בערך. סגסוגות אלפא הן הרגישות ביותר וצריכות את השליטה ההדוקה ביותר באווירה.

Q:עד כמה עמוק מארז האלפא בפרזול טיפוסי?
ת: העומק תלוי בטמפרטורה, בזמן ובאווירת התנור. יש להסירו על ידי כבישה או עיבוד שבבי, והקצבת השרטוט עבור העומק המושפע היא דרישת תהליך ולא סובלנות.

Q:מה גורם לרצועות בהירות במבנה מאקרו טיטניום מזויף?
ת: הפרדה כימית בסגסוגת, או שינוי טמפרטורה מופרז מחימום דפורמציה במהלך חישול. שניהם משפילים את הפלסטיות וביצועי הטמפרטורות-גבוהות ונשלטים בהתכה ובעיתונות.