ก่อนที่จะทำความเข้าใจกระบวนการตีขึ้นรูป จำเป็นต้องเข้าใจคุณสมบัติเฉพาะของโลหะผสมไททาเนียมก่อน ซึ่งเป็นตัวกำหนดความยากและความเฉพาะเจาะจงของการตีขึ้นรูป
1. ความแข็งแรงจำเพาะสูง (อัตราส่วนความแข็งแรง/ความหนาแน่น): ความแข็งแรงของโลหะผสมไททาเนียมใกล้เคียงกับเหล็กบางชนิด แต่มีความหนาแน่นเพียง 60% ของเหล็ก ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่สำคัญที่สุด
2. ประสิทธิภาพอุณหภูมิสูง-ดี: ยังคงสามารถรักษาความแข็งแรงสูงได้ที่ 400-550 องศา C ในขณะที่ความแข็งแรงของโลหะผสมอลูมิเนียมจะลดลงอย่างมากเกิน 200 องศา
3. ความต้านทานการกัดกร่อนที่แข็งแกร่ง: พื้นผิวมีแนวโน้มที่จะสร้างฟิล์มออกไซด์ที่มีความหนาแน่นและเสถียร ซึ่งมีความต้านทานการกัดกร่อนต่อบรรยากาศ น้ำทะเล และสารเคมีต่างๆ ได้ดีเยี่ยม
4. กิจกรรมทางเคมีสูง: นี่คือความท้าทายหลักของการปลอม ที่อุณหภูมิสูง (โดยเฉพาะที่สูงกว่า 800 องศาเซลเซียส) ไทเทเนียมจะทำปฏิกิริยากับออกซิเจน ไนโตรเจน และไฮโดรเจนในอากาศ
การดูดซึมออกซิเจน: การก่อตัวของผิวออกไซด์ที่แข็งและเปราะ (เคส) บนพื้นผิวสามารถลดความเมื่อยล้าและความเหนียวของชิ้นส่วนได้
การดูดซึมไฮโดรเจน: อาจทำให้เกิดการแตกตัวของไฮโดรเจน ส่งผลให้ความเป็นพลาสติกของวัสดุลดลง
5. ค่าการนำความร้อนต่ำ: ค่าการนำความร้อนของไทเทเนียมมีค่าประมาณ 1/5 ของเหล็กและ 1/15 ของอลูมิเนียม สิ่งนี้นำไปสู่ความแตกต่างของอุณหภูมิอย่างมากระหว่างด้านในและด้านนอกของเหล็กแท่งในระหว่างการทำความร้อนด้วยการตีขึ้นรูป ซึ่งทำให้เกิดความเครียดจากความร้อนได้ง่าย ในระหว่างการตีขึ้นรูปการเปลี่ยนรูป ความร้อนจะไม่กระจายไปได้ง่าย ส่งผลให้เกิดความร้อนสูงเกินไปในท้องถิ่นซึ่งอาจกระจุกตัวอยู่ในโซนการเปลี่ยนรูปและเกินอุณหภูมิการตีขึ้นรูปที่อนุญาต
6. ความต้านทานการเสียรูปสูงและช่วงพลาสติกที่แคบ: โลหะผสมไททาเนียมมีความแข็งแรงสูงที่อุณหภูมิห้องและยากต่อการเสียรูป การตีจะต้องดำเนินการภายในช่วงอุณหภูมิที่กำหนด หากอุณหภูมิสูงเกินไปจะทำให้เมล็ดหยาบ (เปราะ) หรือไหม้มากเกินไป หากอุณหภูมิต่ำเกินไป จะทำให้ความต้านทานการเสียรูปเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและอาจแตกร้าวได้
การตีโลหะผสมไทเทเนียมมักทำตามขั้นตอนสำคัญต่อไปนี้:
1. การตัดวัสดุ
โดยปกติแล้ว เลื่อยวงเดือนหรือเครื่องกลึงจะใช้ในการตัดเพื่อให้แน่ใจว่าหน้าตัดเรียบ ปราศจากเสี้ยนและรอยแตก เพื่อป้องกันการแพร่กระจายของรอยแตกร้าวในระหว่างการทำความร้อนและการทุบขึ้นรูป
2. เครื่องทำความร้อน
นี่เป็นขั้นตอนการเตรียมการที่สำคัญที่สุด
อุณหภูมิความร้อน: กำหนดอย่างเคร่งครัดตามเกรดโลหะผสม โดยปกติแล้วจะมีการหลอมที่อุณหภูมิ 20-50 องศาเซลเซียส ต่ำกว่าจุดเปลี่ยนเฟส (T ) (ในโซน +) หรือสูงกว่า T (ในโซน) ช่วงอุณหภูมิการตีโลหะผสมที่ใช้กันทั่วไป เช่น TC4 (Ti-6Al-4V) อยู่ที่ประมาณ 900-950 องศาเซลเซียส
3. อุปกรณ์ทำความร้อน: ต้องใช้เตาไฟฟ้าหรือเตาป้องกันแก๊ส จัดลำดับความสำคัญของการแนะนำเตาเผาบรรยากาศแบบควบคุมหรือเตาสุญญากาศเพื่อลดมลพิษจากก๊าซ หากใช้เตาต้านทานแบบปกติ ควรรักษาบรรยากาศออกซิไดซ์เล็กน้อยภายในเตาเพื่อหลีกเลี่ยงบรรยากาศที่ลดลง (เพื่อป้องกันการเกิดไฮโดรจิเนชัน)
4. เวลาในการทำความร้อน: กำหนดตามขนาดของบิลเล็ตเพื่อให้มั่นใจว่าอุณหภูมิภายในและภายนอกบิลเล็ตจะสม่ำเสมอ เนื่องจากการนำความร้อนไม่ดี เวลาในการทำความร้อนจึงมักจะนานกว่าของเหล็ก
