Grade 1 og Grade 2 er begge kommersielt rene titan (CP Ti) kvaliteter, kjent for sin utmerkede korrosjonsbestandighet og bearbeidbarhet. Imidlertid fører subtile forskjeller i kjemisk sammensetning (først og fremst oksygen- og jerninnhold) til variasjoner i deres formbarhet, sveisekompatibilitet og bearbeidbarhet.
1. Formbarhet (fabrikasjonsytelse)
Formbarhet refererer til et materiales evne til å gjennomgå plastisk deformasjon (f.eks. bøying, trekking, rulling, stempling) uten å sprekke eller svikte. Den er direkte påvirket av duktilitet, flytestyrke og arbeidsherdehastighet-nøkkelegenskaper som er forskjellig mellom grad 1 og grad 2 på grunn av innhold av interstitielle elementer.
| Aspekt | Grad 1 titan | Grad 2 titan |
|---|---|---|
| Duktilitet og forlengelse | Eksepsjonell duktilitet (bruddforlengelse: 24–30 % per ASTM B265). Tåler ekstreme kaldformingsoperasjoner (f.eks. dyptrekking, kompleks bøying, spinnforming) uten mellomgløding. | God duktilitet (forlengelse ved brudd: 20–25 % per ASTM B265). Egnet for de fleste standard formingsprosesser, men kan kreve gløding etter kraftig deformasjon for å gjenopprette duktiliteten. |
| Yield Styrke | Lavere flytegrense (Større enn eller lik 170 MPa, ASTM B265). Redusert motstand mot deformasjon gjør det lettere å forme med lavere formingskrefter. | Høyere flytegrense (Større enn eller lik 275 MPa, ASTM B265). Moderat høyere motstand mot deformasjon krever litt mer formingskraft sammenlignet med grad 1. |
| Arbeidsherdingshastighet | Sakte arbeidsherding. Opprettholder duktiliteten under flere formingsstadier, og minimerer behovet for varmebehandling. | Moderat arbeidsherding. Herder litt raskere enn klasse 1, men fortsatt håndterlig for de fleste fabrikasjonsarbeidsflyter. |
| Nøkkelformingsprosesser | Ideell for: Dyptrekking (f.eks. kjemikalielagringstanker, komponenter for medisinsk utstyr), presisjonsbøying, rulleforming og orbitalforming. | Egnet for: Standard bøying, rulling (f.eks. rør, plater), stempling og flensing. Mindre optimalt for ultra-dyptegning sammenlignet med klasse 1. |
| Glødekrav | Sjelden nødvendig for formingsoperasjoner. Gløding (650–700 grader, luftkjøling) anbefales kun for komplekse deler med alvorlig deformasjon. | Kan kreve gløding etter kraftig forming for å avlaste restspenninger og gjenopprette duktilitet, spesielt for deler som brukes i kritiske applikasjoner (f.eks. trykkbeholdere). |
2. Egnede sveisemetoder
Både Grade 1 og Grade 2 titan viser utmerket sveisbarhet på grunn av deres lave karboninnhold og fravær av legeringselementer som forårsaker sprøhet. Imidlertid krever titans høye affinitet for oksygen, nitrogen og hydrogen ved høye temperaturer streng skjerming for å forhindre sveiseforurensning.
| Sveisemetode | Egnethet for klasse 1/klasse 2 | Viktige hensyn for industriell bruk |
|---|---|---|
| Gass-wolframbuesveising (GTAW/TIG) | Velegnet (mest brukt for CP Ti). Produserer høy-kvalitet, korrosjonsbestandige-sveiser med minimalt med sprut. | - Bruk høy-argon (99,99 %+) for skjerming (sveisebasseng, varme-påvirket sone og baksiden av skjøten).
- Unngå sveising i luft eller fuktighet; for-rengjør uedelt metall (fjern olje, fett, oksidfilmer) for å forhindre forurensning.
- Anbefales for tynne til middels-deler (0,5–12 mm), for eksempel rør, ark og medisinske implantater. |
| Gassmetallbuesveising (GMAW/MIG) | Egnet for middels til tykke seksjoner (3–20 mm). Tilbyr høyere avsetningshastigheter enn GTAW, og forbedrer produktiviteten for store-prosjekter. | - Bruk argon-rik beskyttelsesgass (argon + 2–5 % helium) for å forbedre buestabiliteten.
- Velg titan-spesifikke fyllmetaller (f.eks. ERTi-1 for grad 1, ERTi-2 for grad 2) for å matche sammensetningen av basismetall.
- Ideell for produksjon av industrielt utstyr (f.eks. kjemiske reaktorer, marine strukturer). |
| Plasmabuesveising (PAW) | Egnet for presisjonssveising av tynne plater (0,1–6 mm) og smale skjøter. Gir dypere penetrasjon og bedre kontroll enn GTAW. | - Krever avansert utstyr og operatørferdigheter; egnet for høy-presisjonsapplikasjoner (f.eks. luftfartskomponenter, elektroniske kabinetter).
- Oppretthold streng skjerming for å unngå sveisesprøhet. |
| Elektronstrålesveising (EBW) | Egnet for tykke seksjoner (opptil 50 mm) og sveiser med høy-presisjon og høy-styrke. Ingen atmosfærisk skjerming nødvendig (vakuummiljø). | - Høy kapitalkostnad; brukes vanligvis for kritiske komponenter i romfarts-, forsvars- eller atomindustri.
- Minimerer bredden på den-påvirkede sonen (HAZ), og reduserer etter-sveiseforvrengning. |
| Motstandspunktsveising (RSW) | Egnet for tynne ark (0,3–3 mm) i bil-, romfarts- eller forbrukerelektronikk. Rask sveisehastighet og lav varmetilførsel. | - Bruk kobberelektroder med vannkjøling for å unngå å sette seg fast.
- Sørg for riktig innretting og trykk for å unngå dårlig sveiseinntrengning.
- Etter-sveising kan være nødvendig for å fjerne overflateoksider. |
| Sveisefyllmetaller | Grad 1: ERTi-1 (matcher renhet og duktilitet)
Grad 2: ERTi-2 (tilsvarer styrke og korrosjonsmotstand) |
Unngå å bruke fyllmetaller med høyt oksygen- eller jerninnhold, da de kan redusere sveiseduktiliteten og korrosjonsmotstanden. |
Kritisk sveisemerknad: Begge kvaliteter krever etter-sveising (f.eks. sliping, beising) for å fjerne det sprø oksidlaget (TiO₂) som dannes på sveiseoverflaten. For applikasjoner som krever maksimal korrosjonsbestandighet (f.eks. kjemisk prosessering), kan etter-sveiseglødning (600–650 grader, argon-skjerming) anbefales for å avlaste gjenværende spenninger.
3. Bearbeidbarhetsforskjeller mellom klasse 1 og grad 2
Bearbeidbarhet refererer til hvor lett det er å kutte, bore, frese eller dreie et materiale samtidig som verktøyets levetid og overflatefinish opprettholdes. Titans lave varmeledningsevne (≈1/4 av stål) og høye kjemiske reaktivitet ved høye temperaturer gjør det til et "vanskelig-å-bearbeide" materiale, men forskjellene mellom klasse 1 og grad 2 er bemerkelsesverdige.
| Aspekt | Grad 1 titan | Grad 2 titan |
|---|---|---|
| Bearbeidbarhetsvurdering | Litt bedre bearbeidbarhet (vurdering: ~25 vs. stål=100). Lavere styrke og arbeidsherdehastighet reduserer verktøyslitasje. | Middels vanskeligere å bearbeide (vurdering: ~20 vs. stål=100). Høyere flytestyrke og arbeidsherdehastighet øker skjærekreftene og verktøyspenningen. |
| Skjærekrefter | Lavere skjærekrefter kreves. Redusert motstand mot spondannelse minimerer verktøyets avbøyning. | Høyere skjærekrefter kreves. Stivere materiale øker verktøybelastningen, spesielt under grovarbeid. |
| Arbeidsherding | Sakte arbeidsherding. Brikker er kontinuerlige og har mindre sannsynlighet for å feste seg til verktøyet (bygget-kant, BUE). | Moderat arbeidsherding. Spon kan bli diskontinuerlige og feste seg til verktøyet, noe som fører til dårlig overflatefinish og økt verktøyslitasje. |
| Verktøyliv | Lengre verktøylevetid (10–15 % høyere enn grad 2) ved bruk av samme skjæreparametere. | Kortere verktøylevetid på grunn av høyere friksjon og varmeutvikling ved verktøyets-brikkegrensesnitt. |
| Anbefalt skjæreverktøy | Karbidverktøy (f.eks. WC-Co) med skarpe kanter og positive skråvinkler. TiAlN eller diamantbelegg forbedrer slitestyrken. | Samme verktøymateriale som klasse 1, men kan kreve hyppigere verktøyskift eller belegg av høyere-kvalitet (f.eks. CVD-diamant) for langvarig bruk. |
| Skjæreparametere | - Hastighet: 30–60 m/min (dreiing/fresing)
- Matehastighet: 0,1–0,2 mm/rev
- Kuttdybde: 1–3 mm
- Bruk skjærevæsker (f.eks. mineralolje + additiver for ekstremt trykk) for å spre varme. |
- Hastighet: 25–50 m/min (tregere enn grad 1 for å redusere varmen)
- Matehastighet: 0,08–0,15 mm/rev (lavere for å minimere arbeidsherding)
- Kuttdybde: 1–2 mm (grunnere for å redusere verktøybelastningen)
- Økt kjøling kreves (f.eks. kjølevæskesystemer med høyt-trykk). |
| Overflatefinish | Lettere å oppnå jevn overflatefinish (Ra mindre enn eller lik 0,8 μm) på grunn av redusert BUE-dannelse. | Utsatt for dårligere overflatefinish hvis skjæreparametere ikke er optimalisert. Kan kreve ytterligere etterbehandlingsoperasjoner (f.eks. sliping, polering). |
Beste praksis for maskinering for begge klassene:
Bruk stive maskinverktøy for å minimere vibrasjoner og verktøyavbøyning.
Unngå avbrutt kutt (f.eks. kilespor, spor) der det er mulig, da de øker verktøyslitasjen.
Hold skjæreverktøy skarpe for å redusere friksjon og varmeutvikling.
Bruk tørr bearbeiding kun for små operasjoner med lav-stress-våt bearbeiding med spesialiserte skjærevæsker av titan er foretrukket for de fleste bruksområder.
