Stupeň 1 a Stupeň 2 sú oba typy komerčne čistého titánu (CP Ti), známe svojou vynikajúcou odolnosťou proti korózii a spracovateľnosťou. Avšak jemné rozdiely v chemickom zložení (predovšetkým obsah kyslíka a železa) vedú k zmenám v ich tvarovateľnosti, znášanlivosti zvárania a opracovateľnosti.
1. Tvarovateľnosť (výrobný výkon)
Tvarovateľnosť sa vzťahuje na schopnosť materiálu podstúpiť plastickú deformáciu (napr. ohýbanie, ťahanie, valcovanie, razenie) bez praskania alebo zlyhania. Je priamo ovplyvnená ťažnosťou, medzou klzu a{3}}kľúčovými vlastnosťami, ktoré sa líšia medzi 1. a 2. stupňom v dôsledku obsahu intersticiálnych prvkov.
| Aspekt | Titán 1. stupňa | Titán 2. stupňa |
|---|---|---|
| Ťažnosť a predĺženie | Výnimočná ťažnosť (predĺženie pri pretrhnutí: 24–30 % podľa ASTM B265). Vydrží extrémne operácie tvárnenia za studena (napr. hlboké ťahanie, zložité ohýbanie, rotačné tvárnenie) bez medzižíhania. | Dobrá ťažnosť (predĺženie pri pretrhnutí: 20–25 % podľa ASTM B265). Vhodné pre väčšinu štandardných procesov tvárnenia, ale po silnej deformácii môže vyžadovať žíhanie, aby sa obnovila ťažnosť. |
| Medza klzu | Nižšia medza klzu (Väčšia alebo rovná 170 MPa, ASTM B265). Znížený odpor proti deformácii uľahčuje tvarovanie s nižšími tvárniacimi silami. | Vyššia medza klzu (Väčšia alebo rovná 275 MPa, ASTM B265). Mierne vyššia odolnosť proti deformácii si vyžaduje o niečo väčšiu tvárniacu silu v porovnaní s triedou 1. |
| Rýchlosť pracovného kalenia | Pomalé pracovné vytvrdzovanie. Zachováva ťažnosť počas viacerých fáz tvárnenia, čím sa minimalizuje potreba tepelného spracovania. | Mierne pracovné otužovanie. Vytvrdzuje o niečo rýchlejšie ako stupeň 1, ale stále sa dá zvládnuť pre väčšinu výrobných pracovných postupov. |
| Procesy formovania kľúčov | Ideálne pre: Hlboké ťahanie (napr. zásobníky chemikálií, súčasti medicínskych zariadení), presné ohýbanie, valcovanie a orbitálne tvarovanie. | Vhodné na: Štandardné ohýbanie, valcovanie (napr. rúr, plechov), lisovanie a lemovanie. Menej optimálne pre ultra-hlbokú kresbu v porovnaní s 1. stupňom. |
| Požiadavka na žíhanie | Zriedka potrebné na tvárniace operácie. Žíhanie (650 – 700 stupňov, chladenie vzduchom) sa odporúča len pre zložité diely so silnou deformáciou. | Po ťažkom tvárnení môže vyžadovať žíhanie na uvoľnenie zvyškových napätí a obnovenie ťažnosti, najmä pre časti používané v kritických aplikáciách (napr. tlakové nádoby). |
2. Vhodné metódy zvárania
Titán triedy 1 aj triedy 2 vykazuje vynikajúcu zvárateľnosť vďaka nízkemu obsahu uhlíka a absencii legujúcich prvkov, ktoré spôsobujú krehkosť. Vysoká afinita titánu ku kyslíku, dusíku a vodíku pri zvýšených teplotách však vyžaduje prísne tienenie, aby sa zabránilo kontaminácii zvaru.
| Metóda zvárania | Vhodnosť pre 1./2. stupeň | Kľúčové úvahy pre priemyselné využitie |
|---|---|---|
| Zváranie plynovým volfrámovým oblúkom (GTAW/TIG) | Veľmi vhodné (najčastejšie používané pre CP Ti). Vytvára vysoko-kvalitné, korózii-odolné zvary s minimálnym rozstrekom. | - Na tienenie (zvarový kúpeľ, tepelne-ovplyvnená zóna a zadná strana spoja) používajte argón vysokej-čistoty (99,99 %+).
- Vyhýbajte sa zváraniu na vzduchu alebo vlhkosti; pred-vyčistite základný kov (odstráňte olej, mastnotu, oxidové povlaky), aby ste zabránili kontaminácii.
- Odporúča sa pre tenké až stredne hrubé{1}}časti (0,5 – 12 mm), ako sú rúrky, dosky a lekárske implantáty. |
| Plynové oblúkové zváranie kovov (GMAW/MIG) | Vhodné pre stredné až hrubé profily (3–20 mm). Ponúka vyššiu rýchlosť ukladania ako GTAW, čím zvyšuje produktivitu pri veľkých-projektoch. | - Na zvýšenie stability oblúka použite ochranný plyn bohatý na argón- (argón + 2–5 % hélia).
- Vyberte prídavné kovy špecifické pre titán{1}} (napr. ERTi-1 pre stupeň 1, ERTi-2 pre stupeň 2), aby zodpovedali zloženiu základného kovu.
- Ideálne na výrobu priemyselných zariadení (napr. chemické reaktory, námorné konštrukcie). |
| Plazmové oblúkové zváranie (PAW) | Vhodné na presné zváranie tenkých plechov (0,1–6 mm) a úzkych spojov. Poskytuje hlbšiu penetráciu a lepšiu kontrolu ako GTAW. | - Vyžaduje pokročilé vybavenie a zručnosti operátora; vhodné pre-vysoko presné aplikácie (napr. letecké komponenty, elektronické kryty).
- Dodržiavajte prísne tienenie, aby ste zabránili krehnutiu zvaru. |
| Zváranie elektrónovým lúčom (EBW) | Vhodné pre hrubé profily (do 50 mm) a vysoko-presné a vysokopevné{2}}zvary. Nevyžaduje sa atmosférické tienenie (vákuové prostredie). | - Vysoké kapitálové náklady; zvyčajne používané pre kritické komponenty v leteckom, obrannom alebo jadrovom priemysle.
- Minimalizuje šírku-zóny ovplyvnenej teplom (HAZ), čím znižuje deformáciu po-zvare. |
| Odporové bodové zváranie (RSW) | Vhodné pre tenké plechy (0,3–3 mm) v automobilovom, leteckom a kozmickom priemysle alebo v spotrebnej elektronike. Vysoká rýchlosť zvárania a nízky prívod tepla. | - Používajte medené elektródy chladené vodou, aby ste zabránili prilepeniu.
- Zaistite správne zarovnanie a tlak, aby ste zabránili slabému prieniku zvaru.
Na odstránenie povrchových oxidov môže byť potrebné - čistenie po{1}}zváraní. |
| Zváracie prídavné kovy | Stupeň 1: ERTi-1 (zodpovedá čistote a ťažnosti)
Stupeň 2: ERTi-2 (zodpovedá pevnosti a odolnosti proti korózii) |
Vyhnite sa používaniu prídavných kovov s vysokým obsahom kyslíka alebo železa, pretože môžu znížiť ťažnosť zvaru a odolnosť proti korózii. |
Kritická poznámka pre zváranie: Obidva druhy vyžadujú čistenie po-zvare (napr. brúsenie, morenie), aby sa odstránila krehká vrstva oxidu (TiO₂) vytvorená na povrchu zvaru. Pre aplikácie vyžadujúce maximálnu odolnosť proti korózii (napr. chemické spracovanie) sa môže odporučiť žíhanie po zváraní (600 – 650 stupňov, tienenie argónom), aby sa uvoľnili zvyškové napätia.
3. Rozdiely v obrobiteľnosti medzi 1. a 2. stupňom
Obrobiteľnosť sa vzťahuje na jednoduchosť rezania, vŕtania, frézovania alebo sústruženia materiálu pri zachovaní životnosti nástroja a akosti povrchu. Nízka tepelná vodivosť titánu (≈ 1/4 ocele) a vysoká chemická reaktivita pri zvýšených teplotách z neho robia „ťažko{3}}obrobiteľný- materiál, ale rozdiely medzi 1. a 2. stupňom sú značné.
| Aspekt | Titán 1. stupňa | Titán 2. stupňa |
|---|---|---|
| Hodnotenie obrobiteľnosti | Mierne lepšia opracovateľnosť (hodnotenie: ~25 vs. oceľ=100). Nižšia pevnosť a rýchlosť kalenia znižujú opotrebovanie nástroja. | Stredne náročnejšie na opracovanie (hodnotenie: ~20 vs. oceľ=100). Vyššia medza klzu a rýchlosť pracovného kalenia zvyšujú rezné sily a napätie nástroja. |
| Rezné sily | Potrebné menšie rezné sily. Znížená odolnosť proti tvorbe triesok minimalizuje vychýlenie nástroja. | Potrebné vyššie rezné sily. Tuhší materiál zvyšuje zaťaženie nástroja, najmä pri hrubovacích operáciách. |
| Pracovné kalenie | Pomalé pracovné vytvrdzovanie. Čipy sú súvislé a je menej pravdepodobné, že sa prichytia k nástroju (zabudovaná hrana, BUE). | Mierne pracovné otužovanie. Čipy sa môžu stať nesúvislými a prilepiť sa na nástroj, čo vedie k zlej povrchovej úprave a zvýšenému opotrebovaniu nástroja. |
| Životnosť nástroja | Dlhšia životnosť nástroja (o 10–15 % vyššia ako trieda 2) pri použití rovnakých rezných parametrov. | Kratšia životnosť nástroja v dôsledku vyššieho trenia a tvorby tepla na rozhraní čipu nástroja-. |
| Odporúčané rezné nástroje | Karbidové nástroje (napr. WC{2}}Co) s ostrými hranami a pozitívnymi uhlami čela. TiAlN alebo diamantové povlaky zlepšujú odolnosť proti opotrebovaniu. | Rovnaké materiály nástrojov ako Grade 1, ale môžu vyžadovať častejšiu výmenu nástroja alebo{1}}kvalitnejšie povlaky (napr. CVD diamant) na dlhodobé používanie. |
| Parametre rezu | - Rýchlosť: 30 – 60 m/min (sústruženie/frézovanie)
- Rýchlosť posuvu: 0,1 – 0,2 mm/ot
- Hĺbka rezu: 1–3 mm
- Na rozptýlenie tepla používajte rezné kvapaliny (napr. minerálny olej + prísady pre extrémne tlaky). |
- Rýchlosť: 25 – 50 m/min (pomalšie ako 1. stupeň na zníženie tepla)
- Rýchlosť posuvu: 0,08 – 0,15 mm/ot (nižšia, aby sa minimalizovalo spevnenie)
- Hĺbka rezu: 1–2 mm (plytšia, aby sa znížilo zaťaženie nástroja)
- Vyžaduje sa zvýšené chladenie (napr. vysokotlakové-systémy chladiacej kvapaliny). |
| Povrchová úprava | Ľahšie dosiahnuť hladké povrchové úpravy (Ra menšie alebo rovné 0,8 μm) vďaka zníženej tvorbe BUE. | Náchylnosť na horšiu povrchovú úpravu, ak nie sú optimalizované rezné parametre. Môže vyžadovať dodatočné dokončovacie operácie (napr. brúsenie, leštenie). |
Osvedčené postupy obrábania pre oba stupne:
Na minimalizáciu vibrácií a vychýlenia nástroja používajte pevné obrábacie stroje.
Ak je to možné, vyhnite sa prerušovaným rezom (napr. drážky, drážky), pretože zvyšujú opotrebovanie nástroja.
Udržujte rezné nástroje ostré, aby ste znížili trenie a tvorbu tepla.
Suché obrábanie používajte iba pri malých,{0}}operáciách s nízkym namáhaním-pre väčšinu aplikácií sa uprednostňuje mokré obrábanie so špecializovanými titánovými reznými kvapalinami.
