Titanska šipka promjera 10 mm može podnijeti teret od 30 tona, a služi i kao srčani stent u ljudskom tijelu 20 godina. "Sve-izvedba ovog materijala potkrijepljena je izuzetno rigoroznim procesom proizvodnje. Od sirovina do gotovih proizvoda, svako odstupanje od 0,1% može cijelu seriju proizvoda učiniti neupotrebljivom. Sljedećih šest koraka čine liniju "napravi-ili{-lomi" u proizvodnji titanskih šipki.
1. Odabir pravih sirovina: "geni" učinka
Učinkovitost titanskih šipki je zaključana od faze sirovina.
Zrakoplovstvo: Ti-6Al-4V (GR5) naširoko se koristi, uravnotežujući snagu i žilavost na razini od 900 MPa.
Medicinski implantati: Sadržaj nečistoća mora biti strogo kontroliran. Za svaki 1 ppm povećanja nečistoća, rizik odbacivanja se povećava za 10%.
Prilikom pripreme sastojaka, spužvastu osnovnu leguru titana i aluminij-vanadija treba izvagati s preciznošću-miligrama kako bi se izbjegle fluktuacije elemenata u tragovima koje bi mogle dovesti do nekontrolirane mikrostrukture u kasnijoj fazi.
2. Taljenje: "Alkemiziranje" u vakuumu
Titan će "progutati" kisik i dušik na temperaturama iznad 1500 stupnjeva i odmah postati krt. Stoga se proces taljenja mora provoditi u vakuumskoj lučnoj peći za pretaljivanje (VAR) ili peći s hladnim ložištem (EBCHM).
• VAR: Taljenjem zbijenih elektroda sloj po sloj poput "3D ispisa", mogu se dobiti ingoti čistoće preko 99,995%.
EBCHM: korištenjem skeniranja elektronskim snopom mogu se izravno ispariti-uključci visoke gustoće kao što su volfram i molibden. Titanijske šipke-zrakoplovnog rotora moraju se dvaput pretopiti.
Nakon jednog taljenja potrebno je uzeti uzorke za spektralnu usporedbu. Ako je segregacija komponenti veća od 0,3%, cijela će se peć odbaciti.
3. Termomehanička obrada: Kovanje "diskusa" u tetive i kosti
Titanski ingot se prvo zagrijava do točke faznog prijelaza (oko 995 stupnjeva), a zatim se opetovano savija i izvlači u + dvo-fazno područje.
Samo kada je omjer kovanja veći ili jednak 3:1, unutarnje mikro{2}}pore se mogu zbiti.
Deformaciju svakog prolaza treba kontrolirati unutar 20% do 40%. Ako je prebrzo, izazvat će kidanje; ako je presporo, zrna će biti gruba.
Nakon toga se vruće-valja u trupce, sa zahtjevom temperaturne pogreške od ±5 stupnjeva. Inače, razlika u izvedbi između prednjeg i stražnjeg dijela iste šipke može doseći 15%.
4. Toplinska obrada: "Fino-podešavanje" mikrostrukture
Homogenizirajuće žarenje: 850 stupnjeva /2 h za uklanjanje segregacije sastava;
Obrada otopinom i starenje: kaljenje u vodi na 940 stupnjeva + 540 stupanj starenja 4 sata, dopuštajući da omjer + faze dosegne 80:20, a čvrstoća se može dodatno povećati za 12%.
5. Površinska obrada: armiranje titanskih šipki
• Dekapiranje: miješana otopina HF i HNO₃ uklanja kamenac oksida, otkrivajući srebrno-bijelu bazu.
Sačmarenje: čelična sačma od 0,3 mm udara u površinu brzinom od 60 m/s, stvarajući tlačno naprezanje na razini od 200 MPa i povećavajući vijek trajanja od zamora za 50%.
Elektrolitičko poliranje: šipke od medicinskog titana podvrgavaju se elektrolitičkom poliranju kako bi se postigla površinska hrapavost Ra manja ili jednaka 0,1 μm, smanjujući prianjanje bakterija za 80%.
Anodna oksidacija: stvara se oksidni film od 2 μm, koji nije samo-otporan na koroziju, već se može i obojiti.
6. Otkrivanje: Rizici zaslona svedeni na "nulu"
• Kemijski sastav: Svaka šipka se pregledava spektrometrom. Ako elementarno odstupanje prelazi 0,01%, rashoduje se.
Mehanička svojstva: Nasumično uzimanje uzoraka za ispitivanje rastezanja, ako je istezanje pri prekidu manje od 10%, cijela se serija vraća.
Ne{0}}destruktivno ispitivanje:
- Ultrazvučno ispitivanje (UT): Otkriveni uključci i nedostaci unutar titanskih šipki veći od F0,8 mm.
- Vrtložna struja ET: Otkrijte površinske pukotine dubine 0,05 mm;
Mikrostruktura: Ispitajte veličinu i raspodjelu zrna pod metalografskim mikroskopom.
Zaključak
Proizvodnja titanskih šipki je bitka protiv "defekata na mikro-nivou". Od kontrole nečistoća na razini ppm do hrapavosti površine od 1 μm, svaki korak izaziva fizička ograničenja. U budućnosti, 3D ispis i skoro{5}}neto-oblikovanje oblika mogli bi skratiti proces, ali potraga za "krajnjim performansama" nikada neće biti ugrožena.
