Kas Inconel on kõvem kui titaan?
Inconel
Inconel on ettevõtte Specialty Metals toodetud kõrge temperatuuriga nikkel-kroomsulamite seeria kaubanimi. See on äärmiselt vastupidav äärmuslikele temperatuuridele ja talub tugevust kaotamata ligikaudu 2,000 kraadi F (olenevalt sulamist). See toimib hästi ka madalatel temperatuuridel.
Lisaks äärmuslikele temperatuuriomadustele on Inconelil suurepärased mehaanilised omadused toatemperatuuril. Näiteks Inconel 725 tõmbetugevus on kuni 180 ksi, mis on kaks korda suurem kui konstruktsiooniteras. Mõned Inconeli sulamid, näiteks Inconel 718, on sademetega karastatud, mis suurendab veelgi nende tugevust. Inconel on ka väga vastupidav korrosioonile, sealhulgas oksüdatsioonile, punktkorrosioonile, pragude korrosioonile ja korrosioonipragudele.
Inconeli omadused muudavad selle väärtuslikuks metalliks kasutamiseks ka kõige nõudlikumates tingimustes. Kuid nagu enamik supersulameid, on see palju kallim kui tavalised metallid, nagu teras, alumiinium ja titaan.
Inconeli töötlemine
Inconeli tugevus muudab selle väärtuslikuks materjaliks kasutamiseks ekstreemsetes oludes, kuid muudab selle ka masina töötlemiseks keeruliseks. See on väga kõva ja altid töötlemisel kõvenemisele, mis võib kahjustada lõiketööriistu ja deformeerida töödeldavat detaili.
Pinge leevendav Inconel tänu eeltöötluslahuse töötlusele aitab vähendada pinna kõvadust ja piirata töö kõvenemist, vähendades seeläbi tööriista pinget ja kulumist. Keraamilised lõiketööriistad on soovitatavad, kuna need võimaldavad teha kiireid ja pidevaid lõikeid, mis vähendavad töökõvenemist. Samuti on oluline vältida nokitsemist, mis suurendab töökindlust.
Inconeli keevitamine
Enamikku Inconeli sulameid on raske keevitada, kuna keevisõmblused purunevad kergesti. Mõned Inconeli sulamid on aga ette nähtud keevitamiseks. Need on tavaliselt keevitatud TIG-ga (volframi inertgaas) ja täitemetallina kasutatakse Inconel 625 (kõige lihtsamini keevitatav Inconeli sulam). Kuigi TIG-keevitus ei vaja tavaliselt täiteainet, on see soovitatav Inconel-keevitamiseks, kuna kahte osa on väga raske ilma pragudeta kokku sulatada.
Inconeli rakendused
Tänu oma kõrgele keemilisele ja kõrgele temperatuurile vastupidavusele sobib Inconel hästi erinevatele kosmose-, nafta- ja gaasi- ning mererakendustele. Mõned Inconeli levinumad kasutusjuhud on järgmised:
Reaktiivmootori heitgaas.
Turbiin.
Väljalasketoru pistik.
Rakettide virn.
Maagaasi torujuhe.
Merepropelleri labad.
Lennundus- ja meresõidukinnitid.
Raskete masinate osad.
Inconel on ideaalne materjal, kui on vaja äärmuslikke temperatuure ja korrosioonikindlust, eriti kui kõrge temperatuur vähendaks teiste metallide tugevust ja oksüdatsioonikindlust.
titaan
Titaan on elementaarne metall, millel on äärmiselt kõrge tugevuse ja kaalu suhe, mistõttu on see kasulik selliste rakenduste jaoks nagu kosmosetööstuse konstruktsioonikomponendid, kus kaalu vähendamine on kriitiline. Titaan on umbes sama tugev kui teras, kuid ainult poole kaalust. Nendel omadustel on siiski kõrgem hind kui tavalisematel metallidel, nagu alumiinium ja teras, kuigi üldiselt on see palju odavam kui Inconel.
Titaan ei reageeri ümbritseva õhu temperatuuril hapniku ja veega. Nagu Inconel, moodustab titaan materjali kaitsmiseks oma pinnale passiveeriva oksiidikihi. See muudab titaani äärmiselt korrosioonikindlaks, isegi vastupidavaks tugevatele hapetele nagu väävel- ja vesinikkloriidhape. Lisaks on titaan bioühilduv ja mittetoksiline, võimaldades seda kasutada paljudes meditsiinilistes rakendustes.
Titaan on saadaval kahes klassis: kaubanduslik puhas titaan ja legeeritud titaan. Kõige tavalisem sulam on Ti 6Al-4V, mis on legeeritud alumiiniumi ja vanaadiumiga ning moodustab umbes poole kogu maailmas kasutatavast titaanist. See ja teised titaanisulamid on kavandatud olema kõvemad, tugevamad ja/või lihtsamini töödeldavad kui puhas titaan. Kaubanduslikult puhas (CP) titaan on pehmem ja plastilisem kui titaanisulamid, kuid selle korrosioonikindlus on silmapaistev.
Titaani töötlemine
Omadused, mis muudavad titaani nii kasulikuks metalliks, raskendavad ka selle töötlemist. Nagu Inconel, on ka titaan vastuvõtlik töökõvenemisele. CP-titaan on ka töötlemisel väga kleepuv, moodustades pikki pidevaid laaste, mis segavad lõikeriistade tööd. See omadus muudab selle ka kulumisohtlikuks. Seda saab vähendada, kui kasutada rohkelt kõrgsurve jahutusvedelikku, et eemaldada laastud võimalikult kiiresti ja hoida tööriista sooned puhtad.
Titaanisulamite töötlemisel vältige katkestusi ja hoidke tööriist töödeldava detailiga kokkupuutel alati liikumises. Liigne kokkupuude võib põhjustada tööriista hõõrdumist, tekitada liigset kuumust ja põhjustada töö kõvenemist. Madalamate kiiruste ja suuremate ettenihkekiirustega töötlemine võib oluliselt vähendada soojuse teket.
Kui Inconel on väga kõva ja jäik, siis titaan on paindlikum, nii et töödeldav detail nõuab tugevat haaret ja võimalikult tugevat masina seadistust. Titaan ja selle sulamid on väga elastsed, mis võib töötluse ajal põhjustada tagasitõmbumist ja pragunemist ning põhjustada kehva pinnaviimistluse.
keevitatud titaan
Titaani ja selle sulameid on lihtne keevitada. Titaani keevitamise tehnikad ja seadmed on sarnased muude kõrge spetsifikatsiooniga metallide (nt roostevaba terase või niklisulamite) keevitamiseks kasutatavatele. Titaan nõuab aga suuremat tähelepanu puhtusele ja inertgaaside kaitsele kui teised metallid. Õhusaaste võib hävitada titaani keevisõmblused.
Titaani rakendused
Titaani mehaanilised omadused, eriti selle tugevuse ja kaalu suhe, on kosmose- ja autotööstuses väga kasulikud. Ti 6AL-4V moodustab peaaegu poole kõikidest kosmoserakendustes kasutatavatest sulamitest. Tänu suurepärasele korrosioonikindlusele ja biosobivusele kasutatakse seda sageli ka meditsiinitööstuses.
Mõned titaani tavalised kasutusalad on järgmised:
Lennuki mootor ja raam.
Armor plaatimine.
Mereväe laev.
kosmoselaev.
rakett.
telik.
väljalasketoru.
Kunstlikud liigesed.
Riistvara, mida kasutatakse luude kinnitamiseks või parandamiseks.
Implanteeritavad meditsiiniseadmed.
Spordivarustus.
