فرآیند آماده سازی سیم تیتانیوم

سیم تیتانیوم با خصوصیات استثنایی مانند استحکام بالا ، چگالی کم و مقاومت در برابر خوردگی ، نقش مهمی در زمینه های بی شماری از جمله هوافضا ، دستگاه های پزشکی و صنعت شیمیایی دارد. فرایند آماده سازی آن به طور مستقیم بر کیفیت و عملکرد سیم تیتانیوم تأثیر می گذارد. در بخش زیر فرآیند تهیه سیم تیتانیوم شرح داده شده است.

آماده سازی و ذوب مواد اولیه

انتخاب مواد اولیه

ماده اولیه اولیه برای تولید سیم تیتانیوم ، اسفنج تیتانیوم است ، یک فلز تیتانیوم متخلخل ، شل و اسفنجی مانند با خلوص معمولاً بیش از 99.5 ٪. علاوه بر این ، بسته به نیاز ترکیب آلیاژ سیم تیتانیوم ، سایر عناصر آلیاژ مانند آلومینیوم ، وانادیوم و مولیبدن به عنوان فلزات خالص یا آلیاژهای میانی برای تقویت خواص خاص سیم تیتانیوم اضافه می شوند.

روند ذوب

اسفنج تیتانیوم انتخاب شده و عناصر آلیاژ به نسبت خاصی مخلوط می شوند و سپس در یک کوره قوس قابل مصرف خلاء ذوب می شوند. در زیر خلاء ، دمای بالا تولید شده توسط قوس مواد اولیه را ذوب می کند و یک آلیاژ تیتانیوم یکنواخت را تشکیل می دهد. در طی فرآیند ذوب ، پارامترهایی مانند دما ، سطح خلاء و زمان ذوب باید به شدت کنترل شود تا از یکنواختی و خلوص ترکیب آلیاژ اطمینان حاصل شود ، ناخالصی ها را کاهش داده و بیل های با کیفیت بالا را برای پردازش بعدی فراهم می کند.

 

جعل

عملیات گرمایشی

شمش آلیاژ تیتانیوم ذوب شده در یک کوره گرمایش قرار می گیرد و به محدوده دمای مناسب گرم می شود. دمای گرمایش برای نمرات مختلف آلیاژ تیتانیوم متفاوت است ، به طور کلی در یک محدوده خاص زیر دمای ترانسوس. هدف از گرمایش دستیابی به حالت پلاستیکی مناسب برای جعل بعدی است.

مراحل جعل

جعل خالی روی شمش گرم شده با استفاده از جعل باز یا جعلی انجام می شود. Forging Open از ابزارها و تجهیزات ساده برای چکش و فشار دادن شمش برای دستیابی به شکل اولیه استفاده می کند. Forging Die شامل قرار دادن شمش در یک قالب خاص برای جعل است و در نتیجه بیلت هایی با شکل و ابعاد دقیق تر ایجاد می شود. در طی فرآیند جعل ، تغییر شکل ، سرعت جعل و روش خنک کننده باید با دقت کنترل شود تا از نقص هایی مانند ترک ها جلوگیری شود ، ساختار داخلی بیل را بهبود ببخشد و خصوصیات مکانیکی آن را تقویت کند.

 

روند نورد

نورد گرم

بیل بعد از جعل داغ است. در حین نورد داغ ، بیل توسط غلطک ها در دماهای بالا فشرده و تغییر شکل می یابد ، به تدریج ابعاد مقطعی آن را کاهش داده و طول آن را افزایش می دهد. نورد داغ باعث افزایش تراکم و خصوصیات مکانیکی بیلت می شود ، در حالی که کیفیت سطح آن را نیز افزایش می دهد. در طی فرآیند نورد داغ ، کنترل دقیق پارامترهایی مانند دمای نورد ، سرعت نورد و کاهش برای اطمینان از دقت بعدی و ساختار ساختار سیم تیتانیوم لازم است.

نورد سرد

پس از نورد گرم ، سیم تیتانیوم قبل از ورود به فرآیند نورد سرد ، تحت درمان های سطحی مانند ترشی قرار می گیرد. نورد سرد باعث تغییر شکل بیشتر سیم تیتانیوم در دمای اتاق می شود و با استفاده از چندین گذرگاه نورد برای دستیابی به قطر مورد نظر و دقت بعدی. در طی فرآیند نورد سرد ، سیم تیتانیوم دستخوش سخت شدن کار می شود و در نتیجه باعث افزایش استحکام و سختی می شود ، اما باعث کاهش انعطاف پذیری و سختی می شود. بنابراین ، برای دستیابی به خواص کلی بهینه ، میزان تغییر شکل نورد سرد و فرآیند بازپرداخت میانی باید به طور مناسب با توجه به نیازهای عملکرد مورد نظر سیم تیتانیوم کنترل شود.

 

روند ترسیم

انتخاب

نقاشی یک فرآیند کلیدی برای نازک شدن بیشتر سیم تیتانیوم و دستیابی به ابعاد دقیق است. بر اساس مشخصات نهایی سیم تیتانیوم ، یک نقاشی مناسب را انتخاب کنید. شکل سوراخ و دقت ابعادی به طور مستقیم بر کیفیت سیم تیتانیوم تأثیر می گذارد. برای اطمینان از مقاومت در برابر سایش و پایداری ابعادی ، به طور معمول از مواد سخت و سخت مانند الماس یا کاربید سیمان ساخته شده است.

روند ترسیم

سیم تیتانیوم نورد سرد از طریق دستگاه نقاشی منتقل می شود ، جایی که از طریق نقاشی کشیده می شود ، قطر آن را کاهش می دهد و طول آن را افزایش می دهد. فرآیند ترسیم به طور معمول در پاس های مختلف انجام می شود. پس از هر پاس نقاشی ، سیم تیتانیوم برای از بین بردن سخت شدن کار و بازگرداندن انعطاف پذیری آن برای نقاشی بعدی نیاز به بازپرداخت دارد. پارامترهایی از قبیل سرعت نقاشی ، نیروی نقاشی و شرایط روغن کاری باید به شدت کنترل شوند تا از کیفیت سطح سیم و دقت بعدی اطمینان حاصل شود.

 

فرآیند تصفیه حرارت

بازپخت

آنیل شدن یک فرآیند متداول عملیات حرارتی است که در تولید سیم تیتانیوم مورد استفاده قرار می گیرد. هدف اصلی آن از بین بردن استرس داخلی و سخت شدن کار ایجاد شده در طول پردازش ، بهبود انعطاف پذیری و چقرمگی آن و تقویت یکنواختی ریزساختار است. بسته به ترکیب و الزامات عملکرد سیم تیتانیوم ، درمان های آنیل را می توان به عنوان تسکین استرس ، تسکین میانی و نهایی طبقه بندی کرد. بازپرداخت تسکین استرس ، که در دمای پایین تر انجام می شود ، در درجه اول برای از بین بردن استرس باقیمانده تولید شده در هنگام سرماخوردگی استفاده می شود. بازپرداخت واسطه در هنگام نورد سرد یا نقاشی برای بازگرداندن انعطاف پذیری سیم انجام می شود. بازپرداخت پایان پس از اتمام سیم برای دستیابی به خصوصیات نهایی و ریزساختار آن انجام می شود.

سایر درمان های حرارتی

علاوه بر بازپخت ، سیم تیتانیوم نیز بسته به استفاده در نظر گرفته شده ، ممکن است تحت درمان با گرما مانند فرونشست و پیری قرار بگیرد. فرونشست استحکام و سختی بالایی را نشان می دهد ، در حالی که پیری بیشتر ریزساختار و خواص آن را تثبیت می کند و خصوصیات مکانیکی کلی آن را بهبود می بخشد.

 

درمان سطحی

ترشی

ترشی یک فرآیند مهم برای از بین بردن مقیاس اکسید و ناخالصی ها از سطح سیم تیتانیوم است. سیم تیتانیوم در محلول اسیدی غلظت خاصی غوطه ور می شود. یک واکنش شیمیایی لایه اکسید سطح و خاک را از بین می برد و سطح سیم را تمیز و صاف می کند. در طی فرآیند ترشی ، غلظت اسید ، دما و زمان درمان باید به شدت کنترل شود تا از خوردگی بیش از حد سطح سیم جلوگیری شود.

صیقل

برای بهبود بیشتر کیفیت سطح سیم تیتانیوم و برآورده کردن الزامات برنامه های کاربردی که نیاز به سطح بالایی دارند ، مانند دستگاه های پزشکی و جواهرات ، سیم تیتانیوم را می توان جلا داد. روشهای پولیش شامل پولیش مکانیکی ، پولیش شیمیایی و پولیش الکتروشیمیایی است. پولیش مکانیکی از ابزارهایی مانند کاغذ سنباده و چرخ های باف برای صیقل دادن سطح سیم تیتانیوم استفاده می کند. پولیش شیمیایی و پولیش الکتروشیمیایی از اثرات شیمیایی یا الکتروشیمیایی برای دستیابی به یک پایان روشن استفاده می کنند.

 

فرآیند تولید سیم تیتانیوم پیچیده و ظریف است و شامل چندین مرحله و کنترل دقیق فرآیند است. فقط از طریق فرآیندهای تولید علمی و منطقی می توان سیم تیتانیوم با کیفیت بالا و با کارایی بالا را برای تأمین نیازهای زمینه های مختلف و ترویج توسعه صنایع مرتبط تولید کرد.