Шта је Алпха Цасе и зашто је важан
Титан је високо реактиван са кисеоником на температури ковања. Током загревања изнад отприлике 600 степени, титанијумска гредица подиже два површинска слоја: спољашњу оксидну љуску, а испод ње зону-обогаћену кисеоником, алфа-стабилизовану зону познату као алфа кућиште. Тај слој је тврд, крхак и није репрезентативан за основни метал, тако да се мора уклонити пре него што ковање крене у употребу.
Практична последица је економска колико и металуршка. Што је алфа кућиште дебље, то се више материјала мора уклонити машинском обрадом или пескарењем и мањи је принос метала из сваке гредице. Контрола површинске оксидације је стога једна од најдиректнијих доступних полуга за побољшање коришћења материјала и смањење готових трошкова кованих делова од легура као што су АСТМ Б348 Граде 2 и Граде 5 (Ти-6Ал-4В).
Контролисање уноса кисеоника током грејања
Дубина контаминације зависи углавном од две варијабле: достигнуте вршне температуре и времена које гредица проведе на тој температури. За Ти-6Ал-4В алотропна (бета трансус) температура је близу 995 степени, а ризик од дубоког контаминираног слоја нагло расте када се метал држи изнад тог нивоа током дужег периода.
Пробни рад на екструзионим гредицама од легуре титанијума, загревање полираних гредица до 950-980 степени у електричној пећи пре ковања, упоредио је четири варијабле и открио да свака од њих мерљиво утиче на физичка и механичка својства готових делова:
пре{0}}оксидациони третман примењен пре{{1}загревања на високој температури;
стаклени емајл заштитни премази на површини гредице;
медијум за грејање и коришћени начин грејања; и
површински третман који се примењује након ковања у калупу.
Пре{0}}Оксидација: глатка, уклоњива љуска
Гредице загрејане без икаквог претходног-третмана развијају изглед рибље-љуске, са неравном површином од оксида коју је тешко очистити. Гредице које подлежу контролисаном пре{3}}оксидационом третману излазе из пећи са глатком површином и каменцем који се много лакше одваја. Из овога произилазе још две предности:
Стање површинског слоја, и оксида и апсорбованог гаса, има значајан утицај на механичка својства топло{0}}кованих залиха, посебно на дуктилност. Пескарење директно након ковања мерљиво побољшава дуктилност уклањањем тог слоја.
Премаз од стакленог емајла који се наноси на претходно{0}}оксидисану гредицу додатно побољшава површинску дуктилност, а емајл се веома лако скида са претходно-оксидоване површине, што одржава завршну обраду кратком.
Тамо где је циклус загревања дуг или где геометрија ковања захтева продужено време пећи, премаз од стакленог емајла делује као дифузиона баријера између врућег метала и атмосфере пећи. Пошто се премаз наноси пре загревања и након тога се скида, додаје један корак процеса, али уклања далеко више трошкова низводно: мање каменца, мање алфа кућишта за машинско одстрањивање и чвршћа површина на готовом ковању.
Пракса грејања: пећи са флуидизованим слојем и конвенционалне пећи
Када се титанијумске гредице загревају у конвенционалној електричној пећи, прекорачење бета трансуса само по себи не производи дубоки контаминирани слој, под условом да време задржавања изнад те температуре остане у року од око једног сата. У тим условима слој обогаћен кисеоником- остаје плитак и обично пескарење га уклања без потешкоћа. Подна контрола у продавници стога значи минимизирање и прекорачења температуре и укупног времена на температури.
Посебну пажњу код ковања титанијума заслужује загревање{0}}течног слоја. У флуидизованом слоју растреситог материјала честица, размена топлоте између честица, флуидизационог гаса и површине гредице је интензивна. Ефективни коефицијент{3}}преноса топлоте је за ред величине већи него у пећи са принудном{4}}конвекцијом и упоредив је са преносом топлоте постигнутим у купатилу са растопљеном соли. Пошто гредица достиже температуру ковања много брже, њена укупна изложеност на високој температури, а самим тим и дубина оксидације и алфа случај, је смањена. Резултат је чистија површина, бољи принос метала и нижи трошкови завршне обраде.
| Метода грејања | Пренос топлоте и утицај на оксидацију |
|---|---|
| Флуидизед бед | Највећи ефективни коефицијент{0}}преноса топлоте, око реда величине изнад пећи са принудном-конвекцијом и упоредив са растопљеном сољу; најкраће време на температури, најмање алфа случај |
| Конвенционална електрична пећ | Спорији пренос топлоте; контаминација остаје плитка када се задржавање изнад бета трансуса задржи у року од једног сата, а затим се уклања пескарењем |
Пост{0}}Површинска обрада ковањем
Након ковања помоћу калупа, контаминирани слој се мора потпуно уклонити; делимично уклањање једноставно оставља крхке закрпе које се понашају као места иницирања пукотина у употреби. Редослед који се користи у пракси комбинује механичке и, где је потребно, хемијске методе:
Абразивно пескарење ради уклањања каменца и враћања површинске дуктилности
Хемијско кисељење у раствору азотне-флуороводоничне киселине за уједначену површину-без каменца
Провера квалитета површине, са машинском обрадом свих преосталих алфа кућишта пре завршне инспекције
Препоручени редослед процеса.
Исполирајте површину гредице да бисте уклонили претходну контаминацију
Пред{0}}оксидирајте гредицу да бисте направили глатку љуску која се може уклонити
Нанесите заштитни премаз стакленог емајла тамо где то захтева продужено загревање или сложена геометрија
Загревати у флуидизованом слоју или у контролисаној електричној пећи, држећи држање изнад бета трансуса мање од једног сата
Ковати, а затим пескарити да би се повратила дуктилност површине и уклонио заостали каменац
Кисели или машини по потреби, а затим проверите површину пре завршне инспекције
ФАК
П: Шта је алфа кућиште на ковању од титанијума?
То је тврд, ломљив, кисеоником{0}}обогаћен површински слој који се формира када се титанијум загреје изнад отприлике 600 степени у ваздуху, који се налази испод спољашње оксидне скале.
П: Зашто се алфа мала слова морају уклонити?
Алпха кућиште има ниску дуктилност и лоше перформансе замора у поређењу са основним металом, тако да остављање на месту уводи крхку површину која може да изазове пуцање у раду.
П: Шта се постиже пре-оксидацијом гредице?
Ствара глатку, уједначену и лако уклоњиву љуску, даје бољу површину након ковања и помаже да се избегне површина рибље{0}}љуске коју развијају необрађене гредице.
П: Да ли прекорачење бета трансуса увек изазива дубоку контаминацију?
Не само по себи. У конвенционалној електричној пећи, контаминирани слој остаје плитак под условом да се задржавање изнад бета трансуса задржи у року од једног сата, а пескарење га затим уклања.
П: Зашто је за грејање од титанијума пожељно-грејање у флуидизованом слоју?
Пошто је његов коефицијент{0}}прелаза топлоте за ред величине већи од пећи са принудном-конвекцијом и упоредив је са растопљеном сољу, тако да се гредица загрева брже и троши мање времена на високој температури.
П: Како се алфа кућиште уклања након ковања?
Абразивним пескарењем, хемијским декапирањем у азотном-флуороводоничном раствору и где је потребно машинском обрадом заосталог слоја пре завршне инспекције.
