Grade 1 a Grade 2 jsou oba komerčně čistý titan (CP Ti), známý pro svou vynikající odolnost proti korozi a zpracovatelnost. Drobné rozdíly v chemickém složení (především obsah kyslíku a železa) však vedou k odchylkám v jejich tvařitelnosti, kompatibilitě při svařování a obrobitelnosti.
1. Tvařitelnost (výkonnost výroby)
Tvařitelnost se týká schopnosti materiálu podstoupit plastickou deformaci (např. ohýbání, tažení, válcování, lisování) bez praskání nebo selhání. Je přímo ovlivněna tažností, mezí kluzu a klíčovými vlastnostmi-zpevňování, které se liší mezi stupněm 1 a stupněm 2 kvůli obsahu intersticiálních prvků.
| Aspekt | Titan třídy 1 | Titan 2. třídy |
|---|---|---|
| Tažnost a tažnost | Výjimečná tažnost (prodloužení při přetržení: 24–30 % podle ASTM B265). Vydrží extrémní operace tváření za studena (např. hluboké tažení, složité ohýbání, odstředivé tváření) bez mezižíhání. | Dobrá tažnost (prodloužení při přetržení: 20–25 % podle ASTM B265). Vhodné pro většinu standardních tvářecích procesů, ale po těžké deformaci může vyžadovat žíhání, aby se obnovila tažnost. |
| Mez kluzu | Nižší mez kluzu (Větší nebo rovna 170 MPa, ASTM B265). Snížený odpor proti deformaci usnadňuje tvarování s nižšími tvářecími silami. | Vyšší mez kluzu (Větší nebo rovna 275 MPa, ASTM B265). Středně vyšší odolnost proti deformaci vyžaduje o něco větší tvářecí sílu ve srovnání se stupněm 1. |
| Rychlost zpevňování | Pomalé pracovní vytvrzování. Udržuje tažnost během více fází tváření, čímž se minimalizuje potřeba tepelného zpracování. | Mírné pracovní otužování. Vytvrzuje o něco rychleji než Grade 1, ale stále je zvládnutelné pro většinu výrobních pracovních postupů. |
| Procesy tvorby klíčů | Ideální pro: Hluboké tažení (např. chemické skladovací nádrže, součásti lékařských přístrojů), přesné ohýbání, válcování a orbitální tvarování. | Vhodné pro: Standardní ohýbání, válcování (např. trubek, plechů), lisování a lemování. Méně optimální pro ultra-hluboké kreslení ve srovnání se stupněm 1. |
| Požadavek na žíhání | Zřídka potřebné pro tvářecí operace. Žíhání (650–700 stupňů, chlazení vzduchem) se doporučuje pouze u složitých dílů se silnou deformací. | Po těžkém tváření může vyžadovat žíhání, aby se uvolnilo zbytkové napětí a obnovila tažnost, zejména u dílů používaných v kritických aplikacích (např. tlakové nádoby). |
2. Vhodné metody svařování
Titan Grade 1 i Grade 2 vykazují vynikající svařitelnost díky nízkému obsahu uhlíku a absenci legujících prvků, které způsobují křehkost. Vysoká afinita titanu ke kyslíku, dusíku a vodíku při zvýšených teplotách však vyžaduje přísné stínění, aby se zabránilo kontaminaci svaru.
| Metoda svařování | Vhodnost pro 1./2. stupeň | Klíčové úvahy pro průmyslové aplikace |
|---|---|---|
| Plynové wolframové obloukové svařování (GTAW/TIG) | Velmi vhodné (nejčastěji používané pro CP Ti). Vytváří vysoce-kvalitní, korozi{2}}odolné svary s minimálním rozstřikem. | - Pro stínění (svarová lázeň, tepelně-dotčená zóna a zadní strana spoje) používejte vysoce-argon (99,99 % a více).
- Vyhněte se svařování na vzduchu nebo vlhkosti; před-vyčistěte základní kov (odstraňte olej, mastnotu, oxidové filmy), abyste zabránili kontaminaci.
- Doporučeno pro tenké až středně silné{1}}díly (0,5–12 mm), jako jsou trubky, fólie a lékařské implantáty. |
| Plynové obloukové svařování kovů (GMAW/MIG) | Vhodné pro střední až silné profily (3–20 mm). Nabízí vyšší rychlost ukládání než GTAW, čímž zvyšuje produktivitu u velkých-projektů. | - Ke zvýšení stability oblouku použijte ochranný plyn bohatý na argon- (argon + 2–5 % helium).
- Vyberte přídavné kovy specifické pro titan- (např. ERTi-1 pro stupeň 1, ERTi-2 pro stupeň 2), aby odpovídaly složení obecného kovu.
- Ideální pro výrobu průmyslových zařízení (např. chemické reaktory, námořní stavby). |
| Plazmové obloukové svařování (PAW) | Vhodné pro přesné svařování tenkých plechů (0,1–6 mm) a úzkých spojů. Poskytuje hlubší průnik a lepší kontrolu než GTAW. | - Vyžaduje pokročilé vybavení a dovednosti operátora; vhodné pro vysoce přesné-aplikace (např. letecké součásti, elektronické skříně).
- Dodržujte přísné stínění, aby nedošlo ke zkřehnutí svaru. |
| Svařování elektronovým paprskem (EBW) | Vhodné pro tlusté profily (až 50 mm) a vysoce-přesné a vysoce pevné svary-. Není potřeba žádné atmosférické stínění (vakuové prostředí). | - Vysoké kapitálové náklady; typicky používané pro kritické komponenty v leteckém, obranném nebo jaderném průmyslu.
- Minimalizuje tepelně-šířku zóny ovlivněné teplem (HAZ) a snižuje deformaci po-svaru. |
| Odporové bodové svařování (RSW) | Vhodné pro tenké plechy (0,3–3 mm) v automobilovém průmyslu, leteckém průmyslu nebo spotřební elektronice. Vysoká rychlost svařování a nízký přívod tepla. | - Používejte měděné elektrody chlazené vodou, abyste zabránili přilepení.
- Zajistěte správné vyrovnání a tlak, abyste zabránili špatnému pronikání svaru.
K odstranění povrchových oxidů může být nutné -čištění po{1}}svaru. |
| Svařovací přídavné kovy | Stupeň 1: ERTi-1 (odpovídá čistotě a tažnosti)
Stupeň 2: ERTi-2 (odpovídá pevnosti a odolnosti proti korozi) |
Vyhněte se použití přídavných kovů s vysokým obsahem kyslíku nebo železa, protože mohou snížit tažnost svaru a odolnost proti korozi. |
Kritická poznámka pro svařování: Oba druhy vyžadují čištění po-svaru (např. broušení, moření), aby se odstranila křehká vrstva oxidu (TiO₂) vytvořená na povrchu svaru. Pro aplikace vyžadující maximální odolnost proti korozi (např. chemické zpracování) lze ke snížení zbytkového napětí doporučit žíhání po svařování (600–650 stupňů, argonové stínění).
3. Rozdíly v obrobitelnosti mezi třídou 1 a třídou 2
Obrobitelnost znamená snadnost řezání, vrtání, frézování nebo soustružení materiálu při zachování životnosti nástroje a jakosti povrchu. Nízká tepelná vodivost titanu (≈ 1/4 oceli) a vysoká chemická reaktivita při zvýšených teplotách z něj činí „obtížně{3}}obrobitelný- materiál, ale rozdíly mezi stupněm 1 a stupněm 2 jsou značné.
| Aspekt | Titan třídy 1 | Titan 2. třídy |
|---|---|---|
| Hodnocení obrobitelnosti | Mírně lepší obrobitelnost (hodnocení: ~25 vs. ocel=100). Nižší pevnost a rychlost kalení snižují opotřebení nástroje. | Středně obtížnější obrobení (hodnocení: ~20 vs. ocel=100). Vyšší mez kluzu a rychlost mechanického zpevnění zvyšují řezné síly a napětí nástroje. |
| Řezné síly | Potřebné nižší řezné síly. Snížená odolnost proti tvorbě třísek minimalizuje průhyb nástroje. | Potřebné vyšší řezné síly. Tužší materiál zvyšuje zatížení nástroje, zejména při hrubovacích operacích. |
| Práce kalení | Pomalé pracovní vytvrzování. Třísky jsou souvislé a je méně pravděpodobné, že přilnou k nástroji (zabudovaná hrana, BUE). | Mírné pracovní otužování. Třísky se mohou stát nespojitými a ulpívat na nástroji, což vede ke špatné kvalitě povrchu a zvýšenému opotřebení nástroje. |
| Životnost nástroje | Delší životnost nástroje (o 10–15 % vyšší než u třídy 2) při použití stejných řezných parametrů. | Kratší životnost nástroje díky vyššímu tření a tvorbě tepla na rozhraní-čipu nástroje. |
| Doporučené řezné nástroje | Karbidové nástroje (např. WC-Co) s ostrými hranami a pozitivními úhly čela. TiAlN nebo diamantové povlaky zlepšují odolnost proti opotřebení. | Stejné materiály nástrojů jako Grade 1, ale mohou vyžadovat častější výměny nástroje nebo -kvalitnější povlaky (např. CVD diamant) pro dlouhodobé používání. |
| Parametry řezání | - Rychlost: 30–60 m/min (soustružení/frézování)
- Rychlost posuvu: 0,1–0,2 mm/ot
- Hloubka řezu: 1–3 mm
- K rozptýlení tepla používejte řezné kapaliny (např. minerální olej + přísady pro extrémní tlaky). |
- Rychlost: 25–50 m/min (nižší než stupeň 1, aby se snížilo teplo)
- Rychlost posuvu: 0,08–0,15 mm/ot (nižší, aby se minimalizovalo zpevnění)
- Hloubka řezu: 1–2 mm (mělčí, aby se snížilo zatížení nástroje)
- Je vyžadováno zvýšené chlazení (např. vysokotlaké-systémy chladicí kapaliny). |
| Povrchová úprava | Snadnější dosažení hladkých povrchových úprav (Ra menší nebo rovné 0,8 μm) díky snížené tvorbě BUE. | Náchylnost k horší kvalitě povrchu, pokud nejsou optimalizovány řezné parametry. Může vyžadovat dodatečné dokončovací operace (např. broušení, leštění). |
Nejlepší postupy obrábění pro oba stupně:
Pro minimalizaci vibrací a průhybu nástroje používejte tuhé obráběcí stroje.
Pokud je to možné, vyvarujte se přerušovaných řezů (např. drážky, drážky), protože zvyšují opotřebení nástroje.
Udržujte řezné nástroje ostré, abyste snížili tření a tvorbu tepla.
Suché obrábění používejte pouze pro malé{0}}operace s nízkým namáháním-pro většinu aplikací je preferováno mokré obrábění se speciálními titanovými řeznými kapalinami.
