Som en nøkkelkomponent i høye-trykkbeholdere er produksjonskvaliteten til titanhoder direkte relatert til sikkerheten og påliteligheten til utstyr i tøffe miljøer. Titanlegering er mye brukt i kjemiske, energi-, romfarts- og andre felt på grunn av sin høye styrke, lave tetthet, utmerkede korrosjonsmotstand og gode høytemperaturytelse, men dens prosesseringsvanskelighet er også betydelig høyere enn for vanlige metaller. Følgende er en systematisk forklaring av produksjonsprosessen og kvalitetskontrollen av titanlegeringsmaterialer basert på egenskapene til titanlegeringsmaterialer.
Titanlegeringsmateriale egenskaper og prosesseringsutfordringer
Titanlegeringer er utsatt for følgende problemer ved maskinering:
Høy kjemisk aktivitet: lett å reagere med oksygen, nitrogen, hydrogen og andre elementer ved høye temperaturer, noe som resulterer i sprøhet;
Dårlig termisk ledningsevne: varme er lett å konsentrere under bearbeiding, noe som forverrer verktøyslitasje og materialdeformasjon;
Lav elastisitetsmodul: stor tilbakeslag etter forming, vanskelig å kontrollere dimensjonsnøyaktighet;
Dårlig slitestyrke: lett å feste med former, noe som påvirker overflatekvaliteten.
Derfor krever produksjon av titanhoder spesielle prosesstiltak for de ovennevnte egenskapene.
Spinnende støpeprosess: presisjonsforming og prosesskontroll
Prosessprinsipp og tilpasningsevne
Spinning utvides gradvis gjennom lokal punktdeformasjon, som er egnet for titanlegeringer, som er materialer med smale deformasjonsintervaller. Sammenlignet med generell stempling kan spinning redusere plutselig stress og redusere risikoen for sprekker, spesielt egnet for produksjon av små og mellomstore hoder med komplekse former.
Nøkkelpunkter ved spinning av titanlegering
Temperatur-kontrollert spinning: Oppvarmet spinning (300–500 grader) brukes ofte for å forbedre plastisiteten til materialet og redusere sprekker.
Form og smøring: Formen må ha høy hardhet og slitestyrke, og overflaten er ofte forkrommet eller spesialbelegg; Smøring bør være basert på fluor- eller grafittbaserte-smøremidler med god høytemperaturstabilitet for å forhindre at titan binder seg til muggsopp.
Mellomvarmebehandling: gløding (700–800 grader) bør utføres mellom flere spinningsøkter for å eliminere arbeidsherding og gjenopprette plastisiteten;
Hastighet og matetilpasning: Bruk lavere rotasjonshastigheter og matehastigheter for å unngå vevsforringelse på grunn av varmeoppbygging.
Sveiseprosess: sveiseintegritet og vevytelsesgaranti
Valg av sveisemetode
Titanhodeskjøting bruker ofte:
Tungsten inert gassveising (GTAW): brukes til tynne plater og kritiske sveiser;
Plasmabuesveising (PAW): egnet for middels og tunge plater, med en liten- varmepåvirket sone;
Laser-/elektronstrålesveising: Brukes i høye-presisjonskrav med minimal deformasjon.
Sveiseprosesskontroll
Gassbeskyttelse: argongass med høy-renhet (større enn eller lik 99,999 %) må brukes, og moppedekselet og ryggbeskyttelsesenheten må være utformet for å forhindre oksidasjon på baksiden av sveisen.
Prosessparametere: Kontroller varmetilførselen strengt for å unngå grove korn eller dannelse av sprø faser;
Tilpasning av sveisemateriale: Velg sveisetråder som er homogene med basismetallet eller har elementer med lav klaring, som ERTi-5, ERTi-7, etc.
Varmebehandling og testing etter-sveising
Avspenningsgløding: utføres vanligvis ved 500–600 grader for å redusere gjenværende spenning;
Løsningsaldringsbehandling: egnet for eller + titanlegeringer for å forbedre styrke og seighet;
Ikke-destruktiv testing: 100 % radiografisk testing (RT) eller ultralydtesting (UT), supplert med penetranttesting (PT) for å sikre at sveisen er fri for defekter.
Stemplingsstøping: dimensjonsnøyaktighet og overflatekvalitetskontroll
Panel sveisebehandling
Resthøydekontroll: gjenværende høyde på sveisen må jevnes ut for å være i flukt med basismetallet for å unngå spenningskonsentrasjon og flythindring under stempling;
Glatt overgangssone: Overgangen mellom sveisen og grunnmetallet skal være jevn, og helningen bør ikke være større enn 1:4.
Stemplingsprosessparametere
Kaldstempling: egnet for tynne-vegger hoder, men vær oppmerksom på returkompensasjon;
Varmstempling: Den vanlige temperaturen er 600–800 grader for å redusere deformasjonsmotstanden, men det er nødvendig for å forhindre dannelse av oksidskala;
Formdesign: Tatt i betraktning tilbakeslaget til titanlegering, må formhulrommets størrelse korrigeres tilsvarende.
Overflate- og kantkvalitet
Oksydlagbehandling: Etter termoforming må beising eller sandblåsing utføres for å fjerne oksidlaget;
Kantbehandling: Fasen er maskinert for å unngå mikro-sprekker forårsaket av termisk skjæring.
Hele prosessen kvalitetskontrollsystem
Materialfabrikksinspeksjon: sjekk materialsertifikatet, utfør spektralanalyse og re-inspeksjon av mekaniske egenskaper;
Prosessevaluering og tilsyn: hver prosess må bestå evalueringen, og inspektøren sporer nøkkelprosessene gjennom hele prosessen;
Dimensjon og posisjonstoleranse: 3D-skanning eller maldeteksjon av krumning og kontur;
Endelig ytelsestest: inkludert vanntrykktest, lufttetthetstest og spenningskorrosjonstest (hvis aktuelt).
Titanhoder er produsert med en kombinasjon av banebrytende-praksis innen materialvitenskap, plastbearbeiding og sveiseteknologi. Gjennom raffinert spinning, inertgassbeskyttelsessveising og kontrollert stemplingsprosess, kombinert med streng hel-prosesskvalitetskontroll, kan hodet sikres å fungere stabilt i lang tid under ekstreme forhold som høyt trykk, korrosjon og stråling. I fremtiden, med bruk av numerisk simulering, intelligent deteksjon og andre teknologier, vil produksjon av titanhoder utvikle seg videre i retning av presisjon og digitalisering.
