Klass 1 ja klass 2 on mõlemad kaubanduslikult puhtad titaani (CP Ti) klassid, mis on tuntud oma suurepärase korrosioonikindluse ja töödeldavuse poolest. Kuid väikesed erinevused keemilises koostises (peamiselt hapniku- ja rauasisalduses) põhjustavad nende vormitavuse, keevitusega ühilduvuse ja töödeldavuse erinevusi.
1. Vormitavus (valmistamise jõudlus)
Vormitavus viitab materjali võimele läbida plastilist deformatsiooni (nt painutamine, tõmbamine, valtsimine, stantsimine) ilma pragunemise või purunemiseta. Seda mõjutavad otseselt elastsus, voolavuspiir ja kõvadusastme-peamised omadused, mis erinevad 1. ja 2. klassi vahel vaheelementide sisalduse tõttu.
| Aspekt | 1. klassi titaan | 2. klassi titaan |
|---|---|---|
| Plastilisus ja venivus | Erakordne elastsus (murdevenivus: 24–30% ASTM B265 järgi). Talub äärmuslikke külmvormimisoperatsioone (nt sügavtõmbamine, keeruline painutamine, tsentrifuugimine) ilma vahepealse lõõmutamiseta. | Hea plastilisus (murdevenivus: 20–25% ASTM B265 järgi). Sobib enamiku standardsete vormimisprotsesside jaoks, kuid võib vajada lõõmutamist pärast tugevat deformatsiooni, et taastada plastilisus. |
| Saagikuse tugevus | Madalam voolavuspiir (suurem või võrdne 170 MPa, ASTM B265). Vähendatud vastupidavus deformatsioonile muudab vormimise väiksemate vormimisjõududega lihtsamaks. | Kõrgem voolavuspiir (suurem või võrdne 275 MPa, ASTM B265). Mõõdukalt suurem vastupidavus deformatsioonile nõuab 1. klassiga võrreldes veidi suuremat vormimisjõudu. |
| Töö kõvenemise määr | Aeglane töökõvenemine. Säilitab elastsuse mitme vormimisetapi ajal, minimeerides vajaduse kuumtöötlemise järele. | Mõõdukas töökarastus. Kõveneb veidi kiiremini kui 1. klass, kuid siiski hallatav enamiku valmistamise töövoogude jaoks. |
| Võtmete moodustamise protsessid | Ideaalne: süvatõmbamiseks (nt kemikaalide mahutid, meditsiiniseadmete komponendid), täppispainutamiseks, rullvormimiseks ja orbitaalvormimiseks. | Sobib: Tavaliseks painutamiseks, valtsimiseks (nt torud, lehed), stantsimiseks ja ääristamiseks. 1. klassiga võrreldes vähem optimaalne üli-sügava joonistamise jaoks. |
| Lõõmutamise nõue | Vormisoperatsioonidel harva vajalik. Lõõmutamine (650–700 kraadi, õhkjahutus) on soovitatav ainult raskete deformatsioonidega keerukate osade puhul. | Pärast tugevat vormimist võib vajada lõõmutamist, et leevendada jääkpingeid ja taastada plastilisus, eriti kriitilistes rakendustes kasutatavate osade puhul (nt surveanumad). |
2. Sobivad keevitusmeetodid
Nii 1. kui 2. klassi titaanil on suurepärane keevitatavus tänu madalale süsinikusisaldusele ja haprust põhjustavate legeerivate elementide puudumisele. Titaani kõrge afiinsus hapniku, lämmastiku ja vesiniku suhtes kõrgel temperatuuril nõuab aga ranget varjestust, et vältida keevisõmbluse saastumist.
| Keevitusmeetod | Sobivus 1. klassile/2. klassile | Peamised kaalutlused tööstuslikuks kasutamiseks |
|---|---|---|
| Gaas-volframkaarkeevitus (GTAW/TIG) | Väga sobiv (kõige sagedamini kasutatakse CP Ti jaoks). Toodab kvaliteetseid-korrosioonikindlaid{2}}keevisõmblusi minimaalse pritsmega. | - Kasutage kõrge-puhtusastmega argooni (99,99%+) varjestamiseks (keevisvann, kuumus-mõjutatud tsoon ja vuugi tagakülg).
- Vältige keevitamist õhus või niiskuses; saastumise vältimiseks -puhastage mitteväärismetall (eemaldage õli, rasv, oksiidkiled).
- Soovitatav õhukeste ja keskmise{1}}jämedusega osade jaoks (0,5–12 mm), nagu torud, lehed ja meditsiinilised implantaadid. |
| Gaasiga metalli kaarkeevitus (GMAW/MIG) | Sobib keskmise paksusega sektsioonidele (3–20 mm). Pakub kõrgemat sadestusmäära kui GTAW, parandades suuremahuliste-projektide tootlikkust. | - Kasutage kaare stabiilsuse suurendamiseks argooni-rikast kaitsegaasi (argoon + 2–5% heelium).
- Valige titaan-spetsiifilised täitemetallid (nt ERTi-1 1. klassi jaoks, ERTi-2 2. klassi jaoks), et need sobiksid mitteväärismetalli koostisega.
- Ideaalne tööstusseadmete (nt keemiliste reaktorite, merekonstruktsioonide) valmistamiseks. |
| Plasma kaarkeevitus (PAW) | Sobib õhukeste lehtede (0,1–6 mm) ja kitsaste vuukide täppiskeevitamiseks. Tagab sügavama läbitungimise ja parema kontrolli kui GTAW. | - Nõuab täiustatud seadmeid ja operaatori oskusi; sobib ülitäpse{1}}rakenduste jaoks (nt kosmosekomponendid, elektroonilised korpused).
- Keevisõmbluse murenemise vältimiseks hoidke ranget varjestust. |
| Elektronkiirkeevitus (EBW) | Sobib paksude sektsioonide (kuni 50 mm) ja suure-täpse ja tugeva{2}}tugevusega keevisõmbluste jaoks. Atmosfäärivarjestust pole vaja (vaakumkeskkond). | - Kõrge kapitalikulu; kasutatakse tavaliselt kriitiliste komponentide jaoks kosmose-, kaitse- või tuumatööstuses.
- Minimeerib kuumuse-mõjutatud tsooni (HAZ) laiust, vähendades keevitusjärgseid-moonutusi. |
| Takistuspunktkeevitus (RSW) | Sobib õhukeste lehtede (0,3–3 mm) jaoks autotööstuses, kosmosetööstuses või tarbeelektroonikas. Kiire keevituskiirus ja madal soojussisend. | - Kasutage kleepumise vältimiseks vesijahutusega vaskelektroode.
- Keevisõmbluse kehva läbitungimise vältimiseks tagage õige joondamine ja surve.
Pinnaoksiidide eemaldamiseks võib osutuda vajalikuks - järel-keevituspuhastus. |
| Metallide keevitamine | 1. klass: ERTi-1 (sobib puhtuse ja elastsusega)
2. klass: ERTi-2 (sobib tugevuse ja korrosioonikindlusega) |
Vältige suure hapniku- või rauasisaldusega täitemetallide kasutamist, kuna need võivad vähendada keevisõmbluse elastsust ja korrosioonikindlust. |
Kriitiline keevitamise märkus: Mõlemad klassid nõuavad keevisõmbluse -järgset puhastamist (nt lihvimist, peitsimist), et eemaldada keevispinnale moodustunud rabe oksiidikiht (TiO₂). Maksimaalset korrosioonikindlust nõudvate rakenduste puhul (nt keemiline töötlemine) võib jääkpingete leevendamiseks soovitada keevisõmbluse järgset lõõmutamist (600–650 kraadi, argoonvarjestus).
3. Töödeldavuse erinevused 1. ja 2. klassi vahel
Töödeldavus viitab materjali lõikamise, puurimise, freesimise või treimise lihtsusele, säilitades samal ajal tööriista eluea ja pinnaviimistluse. Titaani madal soojusjuhtivus (≈1/4 terasest) ja kõrge keemiline reaktsioonivõime kõrgetel temperatuuridel muudavad selle "raskesti -"-töötletavaks" materjaliks, kuid erinevused 1. ja 2. klassi vahel on märkimisväärsed.
| Aspekt | 1. klassi titaan | 2. klassi titaan |
|---|---|---|
| Töödeldavuse reiting | Veidi parem töödeldavus (hinnang: ~25 vs teras=100). Väiksem tugevus ja töökõvastus vähendavad tööriista kulumist. | Mõõdukalt raskemini töödeldav (hinnang: ~20 vs teras=100). Suurem voolavuspiir ja töökõvastus suurendavad lõikejõude ja tööriista pinget. |
| Lõikavad jõud | Vajalikud väiksemad lõikejõud. Vähendatud vastupidavus laastu tekkele minimeerib tööriista läbipainde. | Vaja on suuremaid lõikejõude. Jäik materjal suurendab tööriista koormust, eriti karestamise ajal. |
| Töö karastamine | Aeglane töökõvenemine. Laastud on pidevad ja väiksema tõenäosusega kleepuvad tööriista külge (built{1}}up edge, BUE). | Mõõdukas töökarastus. Laastud võivad muutuda katkendlikuks ja kleepuda tööriista külge, mille tulemuseks on halb pinnaviimistlus ja tööriista kulumine. |
| Tööriista eluiga | Pikem tööriista eluiga (10–15% kõrgem kui klass 2), kui kasutatakse samu lõikeparameetreid. | Tööriista lühem tööiga tänu suuremale hõõrdumisele ja kuumuse tekkele tööriista{0}}kiibi liideses. |
| Soovitatavad lõikeriistad | Teravate servade ja positiivse kaldenurgaga karbiiditööriistad (nt WC{2}}Co). TiAlN või teemantkatted parandavad kulumiskindlust. | Samad tööriistamaterjalid, mis 1. klassil, kuid pikaajaliseks kasutamiseks võib vaja minna sagedasemat tööriistavahetust või kvaliteetsemat-katteid (nt CVD teemant). |
| Lõikamise parameetrid | - Kiirus: 30–60 m/min (treimine/freesimine)
- Ettenihe: 0,1–0,2 mm/pööre
- Lõikesügavus: 1–3 mm
- Kasutage kuumuse hajutamiseks lõikevedelikke (nt mineraalõli + äärmusliku rõhuga lisandid). |
- Kiirus: 25–50 m/min (kuumuse vähendamiseks aeglasem kui aste 1)
- Ettenihe: 0,08–0,15 mm/pööre (madalam, et minimeerida töökõvenemist)
- Lõikesügavus: 1–2 mm (madalam, et vähendada tööriista koormust)
- Vajalik on suurem jahutus (nt kõrgsurve-jahutusvedeliku süsteemid). |
| Pinna viimistlus | Lihtsam saavutada siledat pinnaviimistlust (Ra vähem kui 0,8 μm või sellega võrdne) tänu vähenenud BUE moodustumisele. | Kui lõikeparameetreid ei optimeerita, on see kalduvus halvema pinnaviimistlusele. Võib nõuda täiendavaid viimistlustoiminguid (nt lihvimine, poleerimine). |
Mõlema klassi parimad töötlustavad:
Vibratsiooni ja tööriista läbipainde minimeerimiseks kasutage jäiku tööpinke.
Võimaluse korral vältige katkestatud lõikeid (nt võtmeavad, pilud), kuna need suurendavad tööriista kulumist.
Hoidke lõiketööriistad teravad, et vähendada hõõrdumist ja kuumuse teket.
Kasutage kuivtöötlemist ainult väikeste, -väikse pingega operatsioonide jaoks-. Enamiku rakenduste puhul eelistatakse märgtöötlust spetsiaalsete titaanist lõikevedelikega.
