เกรด 1 และเกรด 2 เป็นเกรดไทเทเนียมบริสุทธิ์ (CP Ti) ที่จำหน่ายในเชิงพาณิชย์ โดยขึ้นชื่อในด้านความต้านทานการกัดกร่อนและความสามารถในการแปรรูปที่ดีเยี่ยม อย่างไรก็ตาม ความแตกต่างเล็กน้อยในองค์ประกอบทางเคมี (โดยหลักคือปริมาณออกซิเจนและธาตุเหล็ก) ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในความสามารถในการขึ้นรูป ความเข้ากันได้ในการเชื่อม และความสามารถในการขึ้นรูป
1. การขึ้นรูป (ประสิทธิภาพการผลิต)
ความสามารถในการขึ้นรูปหมายถึงความสามารถของวัสดุในการรับการเปลี่ยนรูปพลาสติก (เช่น การดัด การดึง การรีด การปั๊ม) โดยไม่แตกร้าวหรือเสียหาย ได้รับอิทธิพลโดยตรงจากความเหนียว ความแข็งแรงของผลผลิต และอัตราการแข็งตัวของงาน-คุณสมบัติหลักที่แตกต่างกันระหว่างเกรด 1 และเกรด 2 เนื่องจากเนื้อหาขององค์ประกอบคั่นระหว่างหน้า
| ด้าน | ไทเทเนียมเกรด 1 | ไทเทเนียมเกรด 2 |
|---|---|---|
| ความเหนียวและการยืดตัว | ความเหนียวดีเยี่ยม (การยืดตัวที่จุดขาด: 24–30% ต่อ ASTM B265) สามารถทนทานต่อการขึ้นรูปเย็นจัด (เช่น การขึ้นรูปลึก การดัดงอที่ซับซ้อน การขึ้นรูปแบบหมุน) โดยไม่ต้องอบอ่อนกลางคัน | ความเหนียวที่ดี (การยืดตัวที่จุดขาด: 20–25% ต่อ ASTM B265) เหมาะสำหรับกระบวนการขึ้นรูปมาตรฐานส่วนใหญ่ แต่อาจต้องมีการอบอ่อนหลังจากการเสียรูปอย่างหนักเพื่อให้คืนความเหนียวกลับคืนมา |
| ความแข็งแรงของผลผลิต | ความแข็งแรงของผลผลิตต่ำกว่า (มากกว่าหรือเท่ากับ 170 MPa, ASTM B265) ความต้านทานต่อการเสียรูปลดลงทำให้ง่ายต่อการขึ้นรูปด้วยแรงขึ้นรูปที่น้อยลง | ความแข็งแรงของผลผลิตที่สูงขึ้น (มากกว่าหรือเท่ากับ 275 MPa, ASTM B265) ความต้านทานต่อการเสียรูปที่สูงขึ้นปานกลางต้องใช้แรงขึ้นรูปเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเมื่อเทียบกับเกรด 1 |
| อัตราการแข็งตัวของงาน | งานแข็งตัวช้า คงความเหนียวในระหว่างขั้นตอนการขึ้นรูปหลายขั้นตอน ช่วยลดความจำเป็นในการอบชุบด้วยความร้อน | การชุบแข็งงานปานกลาง แข็งตัวเร็วกว่าเกรด 1 เล็กน้อย แต่ยังคงสามารถจัดการได้สำหรับขั้นตอนการผลิตส่วนใหญ่ |
| กระบวนการขึ้นรูปที่สำคัญ | เหมาะสำหรับ: การขึ้นรูปลึก (เช่น ถังเก็บสารเคมี ส่วนประกอบอุปกรณ์ทางการแพทย์) การดัดที่แม่นยำ การขึ้นรูปม้วน และการขึ้นรูปวงโคจร | เหมาะสำหรับ: การดัดแบบมาตรฐาน การรีด (เช่น ท่อ แผ่นงาน) การตอก และการจับเจ่า เหมาะสมน้อยกว่าสำหรับการวาดภาพแบบลึกเป็นพิเศษ-เมื่อเทียบกับเกรด 1 |
| ข้อกำหนดการหลอม | ไม่ค่อยจำเป็นสำหรับการขึ้นรูป แนะนำให้ใช้การหลอม (650–700 องศา ระบายความร้อนด้วยอากาศ) สำหรับชิ้นส่วนที่ซับซ้อนและมีการเสียรูปอย่างรุนแรงเท่านั้น | อาจต้องมีการอบอ่อนหลังจากการขึ้นรูปหนักเพื่อบรรเทาความเค้นตกค้างและคืนความเหนียว โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นส่วนที่ใช้ในการใช้งานที่สำคัญ (เช่น ภาชนะรับความดัน) |
2. วิธีการเชื่อมที่เหมาะสม
ไทเทเนียมทั้งเกรด 1 และเกรด 2 มีความสามารถในการเชื่อมที่ดีเยี่ยม เนื่องจากมีปริมาณคาร์บอนต่ำและไม่มีองค์ประกอบโลหะผสมที่ทำให้เกิดความเปราะ อย่างไรก็ตาม ความสัมพันธ์ที่สูงของไททาเนียมกับออกซิเจน ไนโตรเจน และไฮโดรเจนที่อุณหภูมิสูงจำเป็นต้องมีการป้องกันอย่างเข้มงวดเพื่อป้องกันการปนเปื้อนจากการเชื่อม
| วิธีการเชื่อม | ความเหมาะสมสำหรับชั้นประถมศึกษาปีที่ 1/ชั้นประถมศึกษาปีที่ 2 | ข้อควรพิจารณาที่สำคัญสำหรับการใช้งานทางอุตสาหกรรม |
|---|---|---|
| การเชื่อมอาร์กทังสเตนแก๊ส (GTAW/TIG) | เหมาะมาก (ส่วนใหญ่นิยมใช้กับ CP Ti) สร้างรอยเชื่อมคุณภาพสูง-ที่ทนต่อการกัดกร่อน-โดยมีการกระเด็นน้อยที่สุด | - ใช้-อาร์กอนที่มีความบริสุทธิ์สูง (99.99%+) สำหรับการป้องกัน (สระเชื่อม ความร้อน-โซนที่ได้รับผลกระทบ และด้านหลังของข้อต่อ)
- หลีกเลี่ยงการเชื่อมในอากาศหรือความชื้น ทำความสะอาดโลหะพื้นฐานล่วงหน้า- (ขจัดน้ำมัน จาระบี ฟิล์มออกไซด์) เพื่อป้องกันการปนเปื้อน
- แนะนำสำหรับชิ้นส่วนที่มีความหนาบางถึงปานกลาง- (0.5–12 มม.) เช่น ท่อ แผ่น และการปลูกถ่ายทางการแพทย์ |
| การเชื่อมอาร์กโลหะด้วยแก๊ส (GMAW/MIG) | เหมาะสำหรับงานที่มีความหนาปานกลางถึงหนา (3–20 มม.) ให้อัตราการสะสมที่สูงกว่า GTAW ปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตสำหรับโครงการขนาดใหญ่- | - ใช้ก๊าซป้องกันอาร์กอน-เข้มข้น (อาร์กอน + 2–5% ฮีเลียม) เพื่อเพิ่มความเสถียรของส่วนโค้ง
- เลือกไทเทเนียม-โลหะตัวเติมเฉพาะ (เช่น ERTi-1 สำหรับเกรด 1, ERTi-2 สำหรับเกรด 2) เพื่อให้ตรงกับองค์ประกอบของโลหะพื้นฐาน
- เหมาะสำหรับการผลิตอุปกรณ์ทางอุตสาหกรรม (เช่น เครื่องปฏิกรณ์เคมี โครงสร้างทางทะเล) |
| การเชื่อมอาร์กพลาสม่า (PAW) | เหมาะสำหรับการเชื่อมที่มีความแม่นยำของแผ่นบาง (0.1–6 มม.) และข้อต่อแคบ ให้การเจาะที่ลึกกว่าและการควบคุมที่ดีกว่า GTAW | - ต้องใช้อุปกรณ์ขั้นสูงและทักษะของผู้ปฏิบัติงาน เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความแม่นยำสูง- (เช่น ส่วนประกอบการบินและอวกาศ กล่องอิเล็กทรอนิกส์)
- รักษาเกราะป้องกันอย่างเข้มงวดเพื่อหลีกเลี่ยงการเปราะของรอยเชื่อม |
| การเชื่อมลำแสงอิเล็กตรอน (EBW) | เหมาะสำหรับส่วนที่หนา (ไม่เกิน 50 มม.) และการเชื่อมที่มีความแม่นยำสูง-และมีความแข็งแรงสูง ไม่จำเป็นต้องมีการป้องกันบรรยากาศ (สภาพแวดล้อมสุญญากาศ) | - ต้นทุนเงินทุนสูง โดยทั่วไปจะใช้สำหรับส่วนประกอบที่สำคัญในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ กลาโหม หรือนิวเคลียร์
- ลดความกว้าง-โซนที่ได้รับผลกระทบ (HAZ) ความร้อนให้เหลือน้อยที่สุด ลด-ความผิดเพี้ยนของรอยเชื่อม |
| การเชื่อมจุดต้านทาน (RSW) | เหมาะสำหรับแผ่นบาง (0.3–3 มม.) ในอุตสาหกรรมยานยนต์ การบินและอวกาศ หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ความเร็วในการเชื่อมที่รวดเร็วและการป้อนความร้อนต่ำ | - ใช้อิเล็กโทรดทองแดงที่มีการระบายความร้อนด้วยน้ำเพื่อป้องกันการเกาะติด
- ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการจัดตำแหน่งและแรงกดเหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงการเจาะทะลุที่ไม่ดี
- หลัง-อาจจำเป็นต้องทำความสะอาดรอยเชื่อมเพื่อขจัดออกไซด์ที่พื้นผิว |
| การเชื่อมโลหะฟิลเลอร์ | เกรด 1: ERTi-1 (ตรงกับความบริสุทธิ์และความเหนียว)
เกรด 2: ERTi-2 (ตรงกับความแข็งแรงและความต้านทานการกัดกร่อน) |
หลีกเลี่ยงการใช้โลหะตัวเติมที่มีปริมาณออกซิเจนหรือเหล็กสูง เนื่องจากจะช่วยลดความเหนียวของการเชื่อมและความต้านทานการกัดกร่อนได้ |
หมายเหตุการเชื่อมที่สำคัญ: ทั้งสองเกรดต้องมีการทำความสะอาดหลังการเชื่อม- (เช่น การบด การดอง) เพื่อขจัดชั้นออกไซด์ที่เปราะ (TiO₂) ที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวการเชื่อม สำหรับการใช้งานที่ต้องการความต้านทานการกัดกร่อนสูงสุด (เช่น กระบวนการทางเคมี) อาจแนะนำให้ใช้การอบอ่อนหลังการเชื่อม- (600–650 องศา การป้องกันอาร์กอน) เพื่อลดความเค้นตกค้าง
3. ความแตกต่างด้านความสามารถในการแปรรูประหว่างเกรด 1 และเกรด 2
ความสามารถในการแปรรูปหมายถึงความง่ายในการตัด เจาะ การกัด หรือกลึงวัสดุ โดยที่ยังคงอายุการใช้งานของเครื่องมือและคุณภาพผิวสำเร็จไว้ ค่าการนำความร้อนต่ำของไทเทเนียม (ประมาณ 1/4 ของเหล็ก) และปฏิกิริยาเคมีสูงที่อุณหภูมิสูงทำให้ไทเทเนียมเป็นวัสดุที่ "ยาก-ต่อ{{4}เครื่องจักร" แต่ความแตกต่างระหว่างเกรด 1 และเกรด 2 เป็นสิ่งที่สังเกตได้ชัดเจน
| ด้าน | ไทเทเนียมเกรด 1 | ไทเทเนียมเกรด 2 |
|---|---|---|
| คะแนนความสามารถในการแปรรูป | ความสามารถในการขึ้นรูปดีขึ้นเล็กน้อย (พิกัด: ~25 เทียบกับเหล็กกล้า=100) ความแข็งแรงที่ลดลงและอัตราการชุบแข็งในการทำงานจะช่วยลดการสึกหรอของเครื่องมือ | ตัดเฉือนยากกว่าปานกลาง (พิกัด: ~20 เทียบกับเหล็กกล้า=100) ความแข็งแรงของผลผลิตที่สูงขึ้นและอัตราการชุบแข็งในงานจะเพิ่มแรงตัดและความเค้นของเครื่องมือ |
| กองกำลังตัด | ต้องใช้แรงตัดที่ต่ำกว่า ความต้านทานต่อการเกิดเศษลดลงช่วยลดการโก่งตัวของเครื่องมือ | ต้องใช้แรงตัดที่สูงขึ้น วัสดุที่แข็งขึ้นจะเพิ่มภาระของเครื่องมือ โดยเฉพาะในระหว่างการกัดหยาบ |
| การแข็งตัวของงาน | งานแข็งตัวช้า เศษจะต่อเนื่องและมีโอกาสน้อยที่จะเกาะติดกับเครื่องมือ (สร้าง-ขอบ BUE) | การชุบแข็งงานปานกลาง เศษอาจไม่ต่อเนื่องกันและเกาะติดกับเครื่องมือ ส่งผลให้พื้นผิวมีคุณภาพไม่ดีและเพิ่มการสึกหรอของเครื่องมือ |
| อายุการใช้งานของเครื่องมือ | อายุการใช้งานเครื่องมือยาวนานขึ้น (สูงกว่าเกรด 2 10–15%) เมื่อใช้พารามิเตอร์การตัดเดียวกัน | อายุการใช้งานเครื่องมือสั้นลงเนื่องจากการเสียดสีและความร้อนที่สูงขึ้นที่ส่วนต่อประสานชิปของเครื่องมือ- |
| เครื่องมือตัดที่แนะนำ | เครื่องมือคาร์ไบด์ (เช่น WC-Co) ที่มีคมตัดแหลมและมุมคายเป็นบวก การเคลือบ TiAlN หรือเพชรช่วยเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอ | วัสดุเครื่องมือแบบเดียวกับเกรด 1 แต่อาจต้องมีการเปลี่ยนเครื่องมือบ่อยกว่าหรือการเคลือบคุณภาพสูงกว่า- (เช่น เพชร CVD) เพื่อการใช้งานที่ยาวนาน |
| พารามิเตอร์การตัด | - ความเร็ว: 30–60 ม./นาที (กลึง/กัด)
- อัตราป้อน: 0.1–0.2 มม./รอบ
- ความลึกของการตัด: 1–3 มม
- ใช้น้ำมันตัดกลึง (เช่น น้ำมันแร่ + สารเติมแต่งรับความดันสูง) เพื่อกระจายความร้อน |
- ความเร็ว: 25–50 ม./นาที (ช้ากว่าเกรด 1 เพื่อลดความร้อน)
- อัตราป้อน: 0.08–0.15 มม./รอบ (ต่ำกว่าเพื่อลดการแข็งตัวของงานให้เหลือน้อยที่สุด)
- ความลึกของการตัด: 1–2 มม. (ตื้นขึ้นเพื่อลดภาระของเครื่องมือ)
- ต้องการการระบายความร้อนเพิ่มขึ้น (เช่น ระบบน้ำหล่อเย็นแรงดันสูง-) |
| พื้นผิวเสร็จสิ้น | ปรับผิวสำเร็จให้เรียบได้ง่ายขึ้น (Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.8 μm) เนื่องจากการก่อตัวของ BUE ที่ลดลง | มีแนวโน้มที่จะได้ผิวสำเร็จที่ด้อยกว่าหากพารามิเตอร์การตัดไม่ได้รับการปรับให้เหมาะสม อาจต้องมีการดำเนินการเก็บผิวละเอียดเพิ่มเติม (เช่น การเจียร การขัดเงา) |
แนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในการตัดเฉือนสำหรับทั้งสองเกรด:
ใช้เครื่องมือกลที่มีความแข็งแกร่งเพื่อลดการสั่นสะเทือนและการโก่งตัวของเครื่องมือ
หลีกเลี่ยงการตัดกระแทก (เช่น ร่องสลัก ร่อง) หากเป็นไปได้ เนื่องจากจะทำให้เครื่องมือสึกหรอมากขึ้น
รักษาความคมของเครื่องมือตัดเพื่อลดแรงเสียดทานและการเกิดความร้อน
ใช้การตัดเฉือนแบบแห้งเฉพาะสำหรับ-การทำงานที่มีความเค้นต่ำ-ขนาดเล็กเท่านั้น- การตัดเฉือนแบบเปียกด้วยน้ำมันตัดไทเทเนียมแบบพิเศษเป็นที่ต้องการสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่
