Co je titanová deska
Titanová deska je plochý- válcovaný titanový výrobek dodávaný nad tloušťku, ve které je materiál klasifikován jako plech, vyrobený válcováním za tepla s následným řízeným žíháním. Titan sám o sobě je lehký, pevný a vysoce korozně-odolný kov: jeho nízká hustota ho činí atraktivním všude tam, kde je kritická hmotnost, jeho poměr pevnosti v tahu k hustotě je nejvyšší z běžných konstrukčních kovů a jeho biokompatibilita znamená, že jej lidské tělo snáší mnohem lépe než většinu ostatních technických materiálů. Tyto tři vlastnosti společně vysvětlují, proč stejná skupina produktů slouží konstrukcím letadel, chirurgickým implantátům a vybavení chemických závodů.
Titanová deska versus titanová deska
Rozdíl mezi deskou a plechem je spíše konvencí tloušťky než rozdílem ve slitině. Podle ASTM B265 je plochý- válcovaný titan klasifikován jako plech od 4,76 mm (0,1875 palce) výše, zatímco tenčí materiál je dodáván jako plech nebo pás. V obchodní praxi by kupující měli vždy výslovně uvádět tloušťku, šířku, délku a třídu tolerance, protože stejný jakost a teplo lze dodávat v obou formách a protože plech se běžně dodává jako -válcovaný nebo žíhaný povrch spíše než s mořeným povrchem typickým pro tenké plechy. Plech je obvyklou volbou pro opláštění, vložky a tvarované součásti, zatímco deska je specifikována tam, kde musí sekce nést strukturální zatížení, musí být opracována do příruby nebo trubkovnice nebo odolávat abrazivním podmínkám procesu.
Třídy a chemie titanových desek
| Stupeň | Typ | Limity složení klíče | Typický charakter |
|---|---|---|---|
| 1. třída | Komerčně čisté | O Menší nebo rovno 0,18 %, Fe Menší nebo rovno 0,20 % | Nejnižší pevnost, nejvyšší tažnost a tvárnost |
| 2. třída | Komerčně čisté | O Menší nebo rovno 0,25 %, Fe Menší nebo rovno 0,30 % | Obecná-třída odolná proti korozi- |
| 3. třída | Komerčně čisté | O Menší nebo rovno 0,35 %, Fe Menší nebo rovno 0,30 % | Vyšší pevnost se střední tvarovatelností |
| 4. třída | Komerčně čisté | O Menší nebo rovno 0,40 %, Fe Menší nebo rovno 0,50 % | Nejvyšší pevnost z nelegovaných jakostí |
| 5. třída | Alfa-beta slitina | Al 5,5–6,75 %, V 3,5–4,5 % | Vysoká{0}}pevnost v konstrukční a letecké třídě |
| 7. třída | Komerčně čistý s palladiem | Pd 0,12–0,25 % | Zvýšená odolnost při snižování provozu kyselin |
| 12. třída | Titan s niklem a molybdenem | Ni 0,6–0,9 %, Mo 0,2–0,4 % | Vylepšená odolnost proti štěrbinové korozi za nižší cenu než u typů palladia |
Komerčně čisté druhy se vyznačují především obsahem kyslíku a železa a je to právě hladina kyslíku, která pohání pevnost: zvýšení kyslíku z úrovně 1. na úroveň 4. znatelně zvyšuje pevnost a zároveň snižuje tažnost. Stupeň 5 je konstrukční slitina tahouna a stupně 7 a 12 existují speciálně pro řešení problémů s korozí v redukčních prostředích, kde by nelegovaný titan nepřežil.
Minimální mechanické vlastnosti
Níže uvedené hodnoty představují minimální požadavky běžně používané pro žíhané titanové desky podle ASTM B265. Jsou vyjádřeny jako pevnost v tahu, 0,2% offsetová mez kluzu a prodloužení v 50 mm.
| Stupeň | Pevnost v tahu (min) | Mez kluzu, offset 0,2 % (min) | Prodloužení (min) |
|---|---|---|---|
| 1. třída | 240 MPa | 138 MPa | 24% |
| 2. třída | 345 MPa | 275 MPa | 20% |
| 3. třída | 450 MPa | 380 MPa | 18% |
| 4. třída | 550 MPa | 483 MPa | 15% |
| 5. třída | 895 MPa | 828 MPa | 10% |
| 7. třída | 345 MPa | 275 MPa | 20% |
| 12. třída | 483 MPa | 345 MPa | 18% |
Vedle hodnot pokojové{0}}teploty je titanová deska běžně specifikována s maximálním obsahem kyslíku, dusíku, vodíku a železa, protože intersticiální prvky řídí pevnost i houževnatost. Stupeň 5 také nese rozsah hliníku a vanadu spíše než maximum a obsah hliníku i vanadu musí spadat do pásma, aby slitina splnila své cíle vlastností.
Typické aplikace
Letectví:konstrukční deska, kování a konzoly, kde se kombinuje vysoká pevnost a nízká hmotnost; Stupeň 5 je výchozí volbou.
Lékařský:součásti implantátů a chirurgické nástroje, kde je nezbytná biokompatibilita a odolnost proti korozi v tělesné tekutině.
Chemické zpracování:deska tlakové nádoby, trubkové plechy výměníku tepla, vnitřní části kolony a potrubní komponenty v chloridovém a oxidačním provozu.
Odsolování a námořní:kondenzátorová deska a konstrukce vystavené{0}}mořské vodě s použitím stupňů 2, 7 a 12 podle náročnosti prostředí.
Průmyslové a spotřebitelské:výměníky tepla, anodové koše, architektonické panely a rámy přesných zařízení, kde lze kov vyleštit do lesklého povrchu, který si zachovává svůj vzhled v průběhu času.
Poznámky k výrobě a manipulaci
Titanová deska se běžně dodává v žíhaném stavu, což dává stabilní mikrostrukturu vhodnou pro tváření a obrábění. Tváření za studena vyžaduje větší sílu a větší přídavek na odpružení než měkká ocel a tváření za tepla musí respektovat limity v příslušné specifikaci, aby se zabránilo kontaminaci povrchu. Titan nesmí být nikdy svařován nebo zahříván v kontaktu se železem nebo mědí, protože absorbované železo křehne svar; speciální nerezové kartáče, samostatné řezné nástroje a kontrolované čištění oblasti spáry jsou standardní dílenskou praxí. Obrábění se provádí ostrými nástroji, nízkými řeznými rychlostmi, velkým množstvím chladicí kapaliny a vysokými rychlostmi posuvu, aby se zabránilo mechanickému zpevnění povrchu. Vzhledem k tomu, že titan je špatným vodičem tepla, měl by být přísun tepla během svařování řízen a interpass teplota omezena, aby byly chráněny mechanické vlastnosti desky.
Často kladené otázky
Otázka: Co je titanová deska?
Titanová deska je plochý{0}} válcovaný titan dodávaný nad tloušťkou, ve které se produkt nazývá plech; podle ASTM B265 je tento práh 4,76 mm a deska se vyrábí válcováním za tepla s následným žíháním.
Otázka: Jaký je rozdíl mezi titanovou deskou a titanovým plechem?
Pouze konvence tloušťky. Plech je tenčí než 4,76 mm a používá se na opláštění, vložky a tvarované díly, zatímco plech se dodává od 4,76 mm výše pro konstrukční, obráběné a tlak-díly.
Otázka: Která třída titanu je pro plech nejlepší?
Stupeň 2 je obecný -korozní- stupeň odolný, stupeň 5 (Ti-6Al-4V) se používá tam, kde dominuje pevnost a hmotnost, a stupně 7 a 12 jsou vybrány pro snížení provozu s kyselinami a chloridy.
Otázka: Jak silná je titanová deska?
Minimální pevnost v tahu se pohybuje od 240 MPa pro stupeň 1 do 895 MPa pro stupeň 5, se stupněm 2 při 345 MPa a stupněm 12 při 483 MPa.
Otázka: Proč se titanová deska používá v lékařských implantátech?
Protože je kov biokompatibilní, odolává korozi tělesných tekutin a má nízkou hustotu, což umožňuje, aby implantáty a chirurgické nástroje byly pevné a přitom zůstaly lehké.
Otázka: Čeho byste se měli vyvarovat při výrobě titanové desky?
Kontaminace železem a mědí během zahřívání nebo svařování, nerozlišující sdílení nástrojů a nadměrný přívod tepla, to vše může zkřehnout desku nebo zhoršit její vlastnosti.