Titaani ja titaanisulamite metallist survevalu
Oct 25, 2022
Titaani ja titaanisulamite metallist survevalu
01
简述/Sissejuhatus
Titaan ja titaanisulamid moodustavad peaaegu poole raua tihedusest. Neil on madal tihedus, hea korrosioonikindlus, kõrge eritugevus ja rahuldav biosobivus. Neid kasutatakse laialdaselt lennunduses, kosmosetööstuses, keemiatööstuses, biomeditsiinis ja muudes valdkondades ning need toovad inimühiskonnale tohutut majanduslikku kasu, eriti vigaste luude, näiteks proteeside, juurte ja proteeside asendamisel inimese implantaatidega. Titaan ja titaanisulamid on hea materjal, mis võib inimkonnale kasu tuua.

Titaanisulamist suukaudsed osad, mida toodab Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd
Ettevõte saab toota titaanisulamist täppisvalusid, titaanisulamist metallist survevalu osi, titaanisulamist CNC töötlemisosi jne
Pulbermetallurgias on aga kõige keerulisem probleem, kuidas vähendada või vältida titaani ja titaanisulamite oksüdeerumist. Gibbs Free Energy koostatud oksiidide standardse vaba energia-temperatuuri diagrammi järgi on oksüdeeritud titaani või titaanisulamite metalliks redutseerimise kulud tohutud, mis ei ole kooskõlas majandusliku kasuga. See on põhjus, miks titaani ja titaani kombineeritakse ka pulbrina. Metallurgilise protsessi puuduseks võrreldes rauaperekonna materjalidega kaotas töötlemiskulude eelis. Pole ime, et titaani ja titaanisulamite eelised traditsioonilisel hulgitöötlemisel on palju suuremad kui pulbermetallurgia omad, mis on esimene asi, mida pulbermetallurgia praktikud peaksid teadma.

Titaanist survevaluvormitud korpuse tarvikute täppistootmine
02
注意要点/Tähelepanupunktid
Titaani ja titaanisulamite pulberpritsevormimise õnnestumiseks tuleb kasutada järgmisi meetodeid:
/Kui loodame kontrollida esialgse pulbri hapnikusisaldust, tuleb pulbri hapnikusisaldust kontrollida alla 3000 ppm, soovitavalt alla 1000 ppm ja alles madala hapnikusisaldusega pulbri ostmisel saab head toodet toota.
Rasvaärastuse käigus tuleb tähelepanu pöörata hapnikuga reageerimise võimalusele. Segu pulber ja sideaine tuleb läbi viia kaitsvas atmosfääris, survevalu peab minimeerima kuumutamis- ja hoidmisaja lühenemist, rasvaärastusprotsess tuleb kaitsta redutseeriva gaasiga või asendada oksaalhappe rasvaärastuse vähendamisega ning paagutada vaakumis või kaitsvas atmosfääris kohe pärast rasvaärastus.
Paagutatud laagriplaadi ja tugisüsteemi konstruktsioonis on kasutatud tsirkooniumoksiidi plaati ja väikest käsnast titaanist ohverdusseadet, mida titaaniga ei ole lihtne ennetada, et aidata paagutamissüsteemis hapnikusisaldust vähendada.
Hapnikku kiirgavate komponentide, näiteks magneesiumi lisamine materjali pulbrisüsteemi võib põhjustada titaani ja titaanisulamite koostise erinevusi ning titaani ja titaanisulamite tugevuse halvenemist pärast paagutamist.
Järgnevalt jagab Zhugnwei Precision mõningaid tehnilisi kaalutlusi oma varasemate tootmiskogemuste põhjal
2.1 Pulbri valik
Titaani ja titaanisulamite survevalu puhul on eelistatud madala hapnikusisaldusega pulbrite kasutamine, mis tähendab, et pulbrid on aerosoolmeetodil sfäärilised pulbrid, mida jahutatakse rõhu all inertgaasiga. Pulbrid on suured ja ümarad madala hapnikusisaldusega. Praegu on peamised pulbrid Ameerika Ühendriikides Carpenter ja Ühendkuningriigis Sandvik. Pulbrite osakeste suurus sobib d50=10~12um jaoks, mis on liiga väike. Pulber on kergesti oksüdeeritav ja protsess on ohtlik; veepihustamise meetod on liiga väike ja kare ning mehaanilise purustamise meetodi osakeste suurus on liiga suur, et see sobiks survevaluprotsessiks; teine teooria toetab titaanhüdriidi (HTi) pulbri kasutamist vesiniku eemaldamiseks ja suure energiaga ümara pulbri purustamiseks, näiteks plasmatöötluseks. Kuigi tooraine hankimise hind on väga madal, on patendivaidlused ja investeeringud juhtimisseadmetesse küllaltki suured, mis pole veel universaalne.
2.2Sideaine valem
Titaanil ja titaanisulamitel on kaks lähteainesüsteemi. Eeldatakse, et valem on parem kui kahanemise vahemikus 1,166 kuni 1,220, nagu on näidatud allolevas tabelis 1. Need ravimvormid on juba turul.
表1.钛及钛合金的配方调配表/Tabel 1: Titaani ja titaanisulamite sideaine koostis
OSF=Ülemõõduline kahanemistegur
金属粉与黏结剂体积比 M:B (heli suhe) | 金属粉体积 Metalli mahu suhe | 黏结剂体积 Sideaine mahu suhe | ||
OSF=1.166 (min.) | 63 mahuprotsenti | 37 mahuprotsenti | ||
OSF=1.220 (maks.) | 55 mahuprotsenti | 45 mahuprotsenti | ||
喂料的系统 Lähtesüsteem | 蜡基/重量比 Vahapõhja/kaalu suhe | 塑基/重量比 POM-i baasi/kaalu suhe | ||
主要填充剂 Peamine täiteaine | PW/PE vaha | 55 massiprotsenti | POM | 85 massiprotsenti |
高温骨架剂 HT Skelton | PP/PE | 42 massiprotsenti | PP/PE | 12 massiprotsenti |
低温骨架剂 LT Skelton | EVA | 2 massiprotsenti | EVA | 2 massiprotsenti |
分散剂 Dispergeeriv aine | EBS | 0,5 massiprotsenti | EBS | 0,5 massiprotsenti |
润滑剂/活化剂 Määrdeaine/aktivaator | SA | 0,5 massiprotsenti | SA | 0,5 massiprotsenti |
高分子说明/Polümeeride lühendite seletus PW=Parafiinvaha POM= polüformaldehüüd- ja/või atseetalvaigud PP=polüpropüleen PE=Polüetüleen EVA=etüleenvinüülatsetaat EBS=NN' Etüleen-bisstearamiid SA =Steariinhape | ||||
Titaani ja titaanisulamite oksüdeerumise tõttu soovitatakse, et metalli maht koostises ei ületaks 63 protsenti, et vältida hõõrdumist survevalu pulbri ja lähteaine segamise vahel. Kui hõõrdetemperatuur on liiga kõrge, suureneb oksüdatsiooni võimalus.
2.3 Märkused lähteaine ettevalmistamise kohta
特别 要 注意 控制 混合 喂料 投入 投入 材料 材料 顺序 和 温度 的 的 控制, 请 见表 2 的 描述 描述 描述 种 喂料 的 混合 混合 混合 程序 程序 建议.分子 黏结剂 颗粒 或是 粉末 进行 进行 烘干 烘干, 确保 没有 水分, 难以 烘干 的 蜡和 硬脂 酸 等 低 低 分子 黏结剂, 建议 以 以 低温 真空 去 除 除. lähteaine temperatuur ja segatooraine temperatuur, nagu on kirjeldatud tabelis 2. Soovitatav on segada kahte tüüpi lähteaine baasi. Märgitakse, et segamisprotsess tuleb läbi viia selleks, et kaitsta atmosfääri hapniku eemaldamise eest. Samuti tuleb märkida, et kõik makromolekulide sideaine osakesed või pulbrid tuleb kuivatada, et tagada niiskuse puudumine, vaha ja steariinhape, mida on raske kuivatada, on madalmolekulaarsed sideained. Soovitatav on vesi eemaldada madala temperatuuriga vaakumiga.
Tabel 2. Soovitused lähteaine segamise protseduuri kohta
蜡基混合 Vaha baasprotsess | 温度 kraadi | 保温时间(分) Hoides minuteid | 转数 RPM | 气氛 P.G. |
金属粉体预热 Eelsoojendage ja tühjendage vesi | 105 | 20 | 5 | N2 |
低分子黏结剂投入 Madal polümeeri sisend | 105 | 20 | 10 | N2 |
主填充剂投入 Peamine täiteaine sisend | 120 | 20 | 10 | N2 |
骨架剂投入 Skeleti polümeeri sisend | 150 | 20 | 10 | N2 |
加压混合 Surve ja segamine | 160 | 40 | 10~15 | N2 |
急速冷却 Jahtumine | 130 | 20 | 10 | N2 |
塑基混合 Vaha baasprotsess | 温度 kraadi | 保温时间(分) Hoides minuteid | 转数 RPM | 气氛 P.G. |
金属粉体预热 Eelsoojendage ja tühjendage vesi | 105 | 20 | 5 | N2 |
低分子黏结剂投入 Madal polümeeri sisend | 105 | 20 | 15 | N2 |
骨架剂与主填充剂入 Skeleti polümeer ja peamine täiteaine sisend | 190 | 20 | 15 | N2 |
加压混合 Surve ja segamine | 200 | 40 | 15~20 | N2 |
急速冷却 Jahtumine | 165 | 20 | 10 | N2 |
P.G.=Kaitsegaas
03
主要制程/ Suurprotsess
Kui lähteaine on valmis kuni survevaluni, on see kogu pulbri kõige ohutum olek, mis võib kokku puutuda õhuga, kuid sissepritseprotsessi kuumutamisel tuleb jälgida, et lähteaine ei jääks liiga kauaks tünni. pikk. Kui plastipõhise lähteaine sissepritseprotsess ebaõnnestub ja masinat reguleerib, on vaja 10 minuti jooksul seada düüsi temperatuur ja maksimaalne temperatuuripiirkond ning temperatuur katkestada, kui see ei tööta, nii et etteande temperatuur on madalam kui 150 kraadi.
Titaanist ja titaanisulamist kangid pärast survevalu ei erine tavaliste metallmaterjalide omadest ja neid saab asetada õhku. Sideainega kaetud titaan ja titaanisulami pulber võivad õhuhapnikku tõhusalt blokeerida. Pärast rasvaärastust, olgu see siis lahustiga rasvaärastus või redutseeriv oksaalhappega rasvaärastus (tugevalt oksüdeeritud lämmastikhappega rasvaärastus pole soovitatav), ennekõike veendumaks, et ahjust väljuv temperatuur oleks alla 50 kraadi. Celsiuse järgi, et oksüdeerumist ei toimuks, rasvatustatud pruun toorik on poorne, õhuhapnikuga väga kergesti reageeriv, pange tähele. Mida lühem on pruuni tooriku õue asetamise aeg, seda parem, see siseneb esimesel võimalusel paagutamissüsteemi.
Väga oluline on paagutatud tugiplaadi ja paagutamiskasti disain. Kuna titaanil ja titaanisulamitel on kõrge hapnikuafiinsus, suudavad nad kõrgel temperatuuril koguda hapnikku alumiiniumoksiidis (Al2O3). Seetõttu on keraamilise laagriplaadi jaoks soovitatav kasutada tsirkooniumplaati (ZrO2), kuid karboniseerimis- või nitridimismaterjali ei tohiks valida. Titaanile ja titaanisulamitele meeldib ka afiinsus süsiniku ja lämmastiku elementide suhtes. Varasemate paagutamiskogemuste kohaselt on titaankäsna paigutamine paagutamiskasti hapniku haaramise ohvriplokina tõhus, kuid vähendab paagutamisahju efektiivsust. See kulutab korraga palju titaankäsna, ruumi hõivamine ja soojuse tarbimine on negatiivsed.

Ülaltoodud kogemusi jagatakse titaani ja titaanisulami pulbri survevalu valmistamisel. Operaatorid peavad olema ettevaatlikud. Puhta titaanipulbri seisund on kõrge riskiga. Kõigil neil värvilistel metallidel (tihedus < 4,5="" g/cc)="" on="" tolmuplahvatuse="" oht,="" kuigi="" titaan="" ja="" titaanisulamid="" on="" kõige="" vähem="" aktiivsed="" värvilised="">







