Under skjære- og maskineringsoperasjoner er en av de mest typiske feilene arbeidsherding.
Fordi Ti-6Al-4V gjennomgår alvorlig plastisk deformasjon under kutting, blir overflatelaget ekstremt hardt, noe som fremskynder verktøyslitasje og forårsaker riving, gnaging og riper på den bearbeidede overflaten. Et annet vanlig problem er høy skjæretemperatur forårsaket av lav varmeledningsevne. Mesteparten av varmen som genereres under bearbeiding konsentrerer seg i skjæresonen i stedet for å spre seg inn i arbeidsstykket eller sponen. Denne høye temperaturen fører til verktøyvedheft, diffusjonsslitasje og oppbygd kant (BUE), noe som resulterer i dårlig overflateruhet, dimensjonsavvik og til og med mikrosprekker. I tillegg, på grunn av den lave elastisitetsmodulen til titanlegering, oppstår tilbakespring og vibrasjoner lett under dreiing eller fresing, noe som forårsaker dimensjonal ustabilitet, avsmalning og skravlingmerker på overflaten.
I varmearbeidsprosesser som smiing og valsing er defekter nært knyttet til temperaturkontroll og deformasjonsuniformitet.
Sprekking er en kritisk defekt, spesielt på overflaten eller kantene. Sprøhet av alfa-hus ved høy temperatur, ujevn oppvarming eller overdreven deformasjonshastighet kan føre til kantsprekker, overflatesprekker eller interne intergranulære sprekker. En annen typisk defekt er alpha-case-dannelse, et hardt og sprøtt oksygenanriket lag som produseres når legeringen varmes opp i luft uten beskyttende atmosfære. Dette alfadekselet reduserer duktilitet, tretthetsytelse og slagfasthet. I tillegg kan feil smiing føre til grov kornstruktur, noe som reduserer styrke og seighet. Ujevn deformasjon kan også forårsake forstyrrelse av strømningslinjer, noe som reduserer utmattelseslevetiden betydelig i viktige strukturelle komponenter.
Under varmebehandling kan uriktige parametere indusere overoppheting, overaldring eller gjenværende stresskonsentrasjon.
Overoppheting fører til unormal kornvekst og sprø mikrostruktur. Overaldring i STA-prosessen reduserer styrke og hardhet betydelig. Utilstrekkelig kjøling eller ujevn oppvarming forårsaker gjenværende spenning, som kan føre til deformasjon, vridning eller til og med forsinket sprekkdannelse etter maskinering. For sveisede komponenter forårsaker uriktig varmebehandling etter sveising lett restspenning og forvrengning av sveisen, noe som påvirker dimensjonsstabiliteten.
Ved sveisebehandling inkluderer vanlige defekter porøsitet, ufullstendig fusjon og sveisesprekker.
Titan har høy kjemisk affinitet for oksygen, nitrogen og hydrogen ved høye temperaturer. Hvis den beskyttende atmosfæren er utilstrekkelig, oppstår gassabsorpsjon, noe som fører til porøsitet og økt sprøhet. Hydrogenabsorpsjon er spesielt skadelig og kan forårsake forsinket hydrogensprekking. I tillegg gir rask oppvarming og avkjøling under sveising store restspenninger, noe som resulterer i sveiseforvrengning og varmesprekker. Den sveise- og varmepåvirkede sonen viser ofte herding og tap av duktilitet, noe som reduserer den generelle strukturelle integriteten.
Under støping inkluderer typiske defekter krympehulrom, krympeporøsitet, inneslutninger og segregering.
Titan har et høyt smeltepunkt og høy kjemisk reaktivitet, så det må smeltes under vakuum eller beskyttende atmosfære. Feil helletemperatur og formfylling fører lett til krymping og porøsitet. Ikke-metalliske inneslutninger reduserer utmattelsesstyrken betydelig. Kjemisk segregering kan forårsake ujevn mikrostruktur og ytelse.
Oppsummert, på grunn av dens iboende fysiske og kjemiske egenskaper, er titanlegering av klasse 5 utsatt for å herde, gnage på overflaten, slitasje på verktøy ved høy temperatur, alfahus, sprekker, gjenværende spenning, porøsitet og forvrengning under prosessering.
Disse defektene kan effektivt reduseres eller unngås ved å strengt kontrollere prosessparametere, bruke spesialverktøy, bruke beskyttende atmosfærer, optimalisere oppvarmings- og kjøleprosedyrer og implementere rimelige varmebehandlinger etter prosessering. Å forstå disse vanlige defektene og deres formasjonsmekanismer er avgjørende for å forbedre produktkvalifiseringsgraden, sikre mekanisk ytelse og forlenge levetiden i industrielle applikasjoner.
