מאמר מציג את שבעת התהליכים העיקריים של יצירת סגסוגת טיטניום

סגסוגות טיטניום, בשל חוזק מעולה, עמידות בפני קורוזיה ותאימות ביולוגית, נמצאות בשימוש נרחב בתעופה וחלל, רפואי, הנדסה ימית ועוד. עם זאת, תהליך היווצרות של סגסוגות טיטניום הוא מורכב, הדורש בחירה של שיטות היווצרות מתאימות על בסיס צורת חלק, גודל ודרישות ביצועים. מאמר זה יפרט את שבעת התהליכים העיקריים של יצירת סגסוגת טיטניום: כיפוף, הטבעה, ספינינג, הזרקה, לחיצה איזוסטטית חמה, יצירת נקודות מרובות- ללא חותמות וטכנולוגיית שרטוט, ולנתח את מאפייני התהליך ואזורי היישום שלהם.
1. כיפוף
תוֹכֶן:בקרת צורה מושגת באמצעות שילוב של דפורמציה פלסטית והתאוששות אלסטית. נדרש פיצוי קפיצי (המאפשר מרווח של 2 מעלות עד 5 מעלות). רדיוס הכיפוף המינימלי הוא בדרך כלל פי שלושה מקוטר הצינור (כיפוף קר) או פי שניים (כיפוף חם). טמפרטורת הכיפוף החמה נשלטת בין 177 מעלות ל-427 מעלות, תוך שימוש באווירת גז אינרטי למניעת חמצון.

אזורי יישום:מארזים עמידים-ללחץ של גלאי-ים עמוקים וצינורות של ציוד כימי.
תכונות:חישול הקלה במתח נדרש לאחר כיפוף קר, ניתן לשלוט בזווית החזרה של הכיפוף החם בתוך מעלה אחת, ועובי שכבת תחמוצת פני השטח הוא<0.1mm.
2. הטבעה
תוֹכֶן:הטבעה קרה (עובי דופן<2mm) and hot stamping (deformation >50%) משמשים להשגת צורות מורכבות באמצעות בקרת טמפרטורה. הטבעה חמה נותנת עדיפות לחימום הריק ל-600-800 מעלות וחימום מראש של התבנית ל-150-200 מעלות כדי להפחית מתח תרמי.
אזורי יישום:לוחות כנפי מטוסים, ראשי ציוד כימי.
תכונות:לאחר הטבעה קרה, נדרש חישול סופי כדי למנוע מתח. הטבעה חמה-בטמפרטורה גבוהה יכולה להשיג עיוות בודד של 60% וחספוס פני השטח של Ra<0.8μm.

3. ספינינג
תוֹכֶן:כלי מסתובב מפעיל לחץ על ריק מסתובב כדי ליצור חלק חלול ומסובב. תהליך זה מחולק לספינינג סטנדרטי (עובי דופן קבוע) וספינינג- בלחץ גבוה (עובי דופן משתנה). הפרמטרים העיקריים הם קצב הזנת הספינר ומהירות קוביית הליבה.
אזורי יישום:תחתית מיכל דלק רקטות תעופה וחלל, פיית מנוע מטוס.
תכונות:שיעור ניצול החומרים הוא מעל 90%, והסבילות של חלקים דקים מסגסוגת טיטניום-ניתנת לשליטה בטווח של 0.03~0.05 מ"מ.

4. הזרקה
תוֹכֶן:אבקת סגסוגת טיטניום מעורבבת עם קלסר ולאחר מכן יצוקה בהזרקה. חלקים מדויקים מתקבלים לאחר ביטול הכריכה והסינטר. יש לשלוט בחלוקת גודל חלקיקי האבקה ותכולת החמצן.
אזורי יישום:השתלות שיניים, מכשירים כירורגיים.
תכונות:תאימות ביולוגית מעולה, מתאימה לחלקי מבנה קטנים ומורכבים, ודיוק מימדים גבוה.

5. כבישה איזוסטטית חמה
תוֹכֶן:ציפוף מלא של אבקת סגסוגת טיטניום או בילט תחת טמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה, עם לחץ שמגיע מעל 100 MPa וטמפרטורה הנעה בין 900 ל-1200 מעלות.
אזורי יישום:רכיבים-בטמפרטורה גבוהה של מנועי מטוסים וציוד כוח גרעיני.
תכונות:בטל נקבוביות פנימית, שפר את התכונות המכניות של החומר ומתאימים לרכיבים עם דרישות אמינות גבוהות.

6. יצירת נקודות מרובות- ללא עובש
תוֹכֶן:שימוש בתבנית מרובת-נקודות לעיוות מקומי של לוחית טיטניום כדי להשיג משטחים מעוקלים גדולים. שליטה בתזוזה של כל נקודה חיונית כדי לתאם את העיוות.
אזורי יישום:גופי לחץ של ספינה, פגזי חללית.
תכונות:אין צורך בתבניות מסורתיות, מתאימות לייצור חתיכה בודדת או אצווה קטנה, מה שמפחית את עלויות הייצור.

7. טכנולוגיית ציור
תוֹכֶן:הפעלת מתח צירי ולחץ לרוחב על יריעות טיטניום כדי להשיג יצירת עקמומיות כפולות. יש לשלוט על היחס בין כוח המתיחה לכוח האחיזה הריק כדי למנוע סדקים.
אזורי יישום:עור חללית, חלקי כיסוי לרכב.
תכונות:דיוק גיבוש גבוה, איכות פני שטח מעולה והתאמה לחלקים בעלי קימור גבוה וצורות מורכבות. ככל שיישומי סגסוגת טיטניום ממשיכים להתרחב, תהליך היצירה שלו עובר גם חדשנות ופיתוח מתמשכים. בעתיד, עם הופעתם המתמשכת של חומרים ותהליכים חדשים, טכנולוגיית יצירת סגסוגת טיטניום תהפוך ליעילה, מדויקת וידידותית יותר לסביבה, ותספק תמיכה חזקה לפיתוח ייצור-מתקדם.