Meðhöndlun yfirborðsgalla hvarflaga á títanplötum og stöngum
Títanplötur og stangir, hvort sem þær eru framleiddar með heitvalsingu, járnsmíði eða steypu, mynda óhjákvæmilega yfirborðsviðbrögð við há-hitavinnslu. Þessi lög skerða yfirborðsheilleika, draga úr þreytuvirkni og rýra tæringarþol nema þau séu fjarlægð á réttan hátt. Að skilja eðli þessara galla og beita viðeigandi úrbótatækni tryggir að títanvörur nái fullum verkfræðilegum möguleikum.
Eðli og myndun yfirborðsviðbragðslaga
Yfirborðshvarfslögin á títan eru upprunnin frá mikilli efnafræðilegri hvarfgirni efnisins við hækkað hitastig. Þegar það er hitað yfir um það bil 600 gráður á Celsíus í nærveru súrefnis, köfnunarefnis eða vetnis, gleypir títan þessi millivefsefni hratt og myndar aðskilin málmvinnslusvæði sem rýra vélræna og efnafræðilega eiginleika.
Thealfa tilfellitáknar algengasta hvarflagið sem myndast þegar títan er unnið í oxandi eða lofthjúpi. Súrefni og köfnunarefni dreifist inn í yfirborðið, stöðugleika sexhyrndan, lokaða-alfafasans og myndar hart, brothætt yfirborðslag mettað af millifrumum. Þetta lag sýnir örhörkugildi sem fara yfir 400 HV, samanborið við 150 til 200 HV fyrir óbreyttan grunnmálm, og sýnir hverfandi sveigjanleika. Alfa-málið birtist venjulega sem ljós-litað, ets-þolið lag við málmfræðilega athugun, með þykkt á bilinu frá nokkrum míkrómetrum til yfir 200 míkrómetra eftir hitastigi og lengd útsetningar.
Vetni-auðguð lögmyndast þegar títan kemst í snertingu við vetni-sem inniheldur andrúmsloft við hitun eða súrsun. Vetni dreifist í millivef, lækkar umbreytingarhitastigið og stuðlar að hýdríðútfellingu við kælingu. Títanhýdríð birtast sem nálar-eins eða blóðflöguútfellingar innan alfafylkisins, stökkva yfirborðssvæðið og búa til sprungubyrjunarstaði undir hringlaga eða högghleðslu.
Oxíð vogmyndast sem sýnileg yfirborðsútfelling við heita vinnu eða hitameðferð. Þessir vogir samanstanda fyrst og fremst af rútíli (TiO₂) með mögulegum undiroxíðum (Ti₂O₃, TiO) við málm-kvarðaskil. Þó að þær séu fyrst og fremst snyrtivörur geta þykkar oxíðvog dulið undirliggjandi alfahylki og truflað síðari vinnslu eða skoðun.
Mengunarlögúr smurolíu, deyjaefni eða framandi agnir geta orðið vélrænt tengdir eða dreift inn í yfirborðið við heita vinnu, sem skapar staðbundna galla sem breiðist út í þreytusprungur eða tæringarholur.
Mat og greiningaraðferðir
Árangursrík meðferð hefst með nákvæmri lýsingu á yfirborðsgallalögum. Sjónræn skoðun greinir grófa oxíðhlögun, litabreytingar og vélrænan skaða, en getur ekki greint þunnt alfahólf eða mengun undir yfirborði.
Microhardness profilingveitir megindlegt mat á alfa tilfelli dýpt. Þegar hörku fer frá yfirborði inn í kjarna kemur í ljós hertu lagið í gegnum hækkaða mælingu sem breytist í hörku grunnmálms. Hefðbundin aðferð skilgreinir alfa falldýpt sem fjarlægðina frá yfirborði þar sem hörku fellur niður í grunnmálmstig plús 50 HV, eða að öðrum kosti að tilteknum hörkuþröskuldi eins og 320 HV.
Málmfræðiskoðunaf uppsettum þversniðum-, útbúnir með viðeigandi ætingarefnum eins og Kroll's hvarfefni (2 prósent HF, 4 prósent HNO₃, jafnvægisvatn), sýnir alfa-hlífina sem óætið eða létt ætið lag sem er aðgreint frá ætaðri grunnmálmi örbyggingu. Sjónsmásjárskoðun leysir lög niður í um það bil 5 míkrómetra, en skanna rafeindasmásjár með orku-dreifandi litrófsgreiningu veitir frumefnakortlagningu sem staðfestir súrefnis- og köfnunarefnisauðgun.
Hvirfilstraumsprófunbýður upp á ó-eyðandi mat á yfirborðsástandi, greinir leiðnibreytingar sem tengjast millivefsauðgun. Þessi tækni hentar framleiðslugæðaeftirliti en krefst kvörðunar gegn málmfræðilegum stöðlum.
Ultrasonic yfirborðsbylgjuprófungetur greint nærri-yfirborðsósamfellu og eiginleikahalla, þó notkun á þunnt alfafall krefst há-tíðnibreyta og háþróaðrar merkjatúlkunar.
Vélrænar aðferðir til að fjarlægja
Vélrænar aðferðir við að fjarlægja efnislega slíta eða brjóta brothætta hvarflagið og afhjúpa hljóðan grunnmálm undir.
Vinnsla og snúningurfjarlægja yfirborðslög með hefðbundnum skurðaðgerðum. Fyrir títanstangir nær nákvæmnissnúningur stjórnað efnisfjarlægingu með yfirborðsgrófleika sem hentar fyrir síðari frágang. Skurðarfæribreytur verða að jafna framleiðni á móti of mikilli hitamyndun sem gæti breytt alfa-málinu við vinnslu. Skarp karbíð- eða fjölkristallað demantverkfæri með háþrýstingskælivökvaflutningi lágmarka hitaskemmdir.
Malameð áloxíð- eða kísilkarbíðhjólum veitir nákvæma lagafnám fyrir plötur og stangir sem krefjast víddarnákvæmni. Skriðfóðurslípun-fjarlægir djúpt efni í einni umferð, en yfirborðsslípun framleiðir flatt, samsíða yfirborð. Slípun á títan krefst vandaðs vals á hjólum og notkun kælivökva til að koma í veg fyrir hleðslu, bruna og togstreitu sem gæti dregið úr þreytuvirkni.
Beltaslípun og slípiefnihenta stærri flötum og óreglulegri rúmfræði. Beltaslípun með sirkon eða keramik slípibeltum fjarlægir smám saman viðbragðslög, þar sem malaröðin fer venjulega frá 80-korna grófu fjarlægingu í gegnum 320-korna frágang. Slípiefnisblástur með súrál eða granatefni við stjórnaðan þrýsting og horn veitir samræmda yfirborðsundirbúning, þó að forðast þurfi að setja slípiefni í sig með síðari súrsýringu.
Tunnu- og titringsfrágangurvinna mikið magn af litlum stöngum eða skornum bitum með því að nota keramik eða gerviefni með samsettum lausnum til að fjarlægja yfirborðslög með massafrágangi. Þessi aðferð hentar stöðluðum vörulínum þar sem einstaklingsmeðferð reynist óhagkvæm.
Vélræn fjarlæging verður að ná algjörri útrýmingu alfatilfella án óhóflegs lagertaps. Dæmigert fjarlægingarheimildir eru á bilinu 0,5 til 2,0 millimetrar á yfirborði fyrir heitt-unnar vörur, þar sem raunveruleg dýpt er ákvörðuð með sannprófun á örhörku á sýnishlutum.
Aðferðir til að fjarlægja efna og rafefna
Efnafræðilegar aðferðir leysa upp hvarflög með stýrðri tæringu, sem býður upp á kosti fyrir flóknar rúmfræði sem eru óaðgengilegar fyrir vélrænni tækni.
Súr súrsunmeð flúorsýru-saltpéturssýrublöndum táknar staðlaða efnafræðilega meðferð fyrir títan. Dæmigert lyfjaform innihalda 2 til 5 prósent flúorsýru og 20 til 40 prósent saltpéturssýru, með jafnvægisvatni. Vatnsflúrsýran leysir upp títan og oxíð þess, en saltpéturssýran viðheldur óvirkan grunnmálm, sem kemur í veg fyrir óhóflega almenna árás og frásog vetnis. Súrsunarhraði fer eftir sýrustyrk, hitastigi og hræringu, með dæmigerðum flutningshraða á bilinu 10 til 50 míkrómetrar á mínútu við umhverfishita.
Fyrir þungar alfa-hýdroxíð eða oxíðkvarða getur bráðabirgðasýring í sterkari flúorsýrulausnum (10 til 20 prósent) eða bráðnum saltböðum (natríumhýdroxíð með oxandi aukefnum) verið á undan hefðbundinni súrsun. Bráðið salthreinsun við 400 til 500 gráður á Celsíus fjarlægir fljótt þykkar oxíðhreistur með efnafræðilegri minnkun og líkamlegri losun.
Rafefnafræðileg fægingí perklórsýru-ediksýru raflausnum eða basískum glýseróllausnum nær stjórnaðri rafskautsupplausn með betri yfirborðsáferð samanborið við efnasýringu. Ferlið leysir helst upp yfirborðsskekkjur og hvarflög og myndar spegil-eins yfirborð með lágmarks vetnisupptöku. Rafefnafræðileg fæging hentar nákvæmni íhlutum og læknisfræðilegum ígræðslum sem krefjast hámarks yfirborðsheilleika.
Alkalísk hreinsunmeð natríumhýdroxíði eða kalíumhýdroxíðlausnum fjarlægir lífræn aðskotaefni og sumar oxíðfilmur, sem þjónar sem undirbúningsskref frekar en að fjarlægja frumhvarflag. Hins vegar getur langvarandi basísk útsetning við hærra hitastig ráðist á títan, sem krefst vandlegrar vinnslustjórnunar.
Efnameðferð krefst strangrar eftirlits til að koma í veg fyrir að vetnisbrotið verði. Súrar súrsunarlausnir sem innihalda flúoríð án fullnægjandi oxunarefna stuðla að frásog vetnis, sérstaklega við háan sýrustyrk og lágt hitastig. Vöktun vetnisinnihalds í súrsuðu efni, venjulega með óvirku gassamrunagreiningu með viðmiðunarmörkum undir 125 til 150 hlutum á milljón eftir notkun, sannreynir fullnægjandi ferli.
Hitameðferðaraðferðir
Hitaaðferðir fjarlægja hvarflög með mismunandi varmaþenslu eða fasabreytingum.
Tómarúmglæðingvið 700 til 850 gráður á Celsíus í háu lofttæmi (undir 10⁻³ pascal) getur dregið úr styrk súrefnis og köfnunarefnis á yfirborði með dreifingu inn í lofttæmisumhverfið, þó að þetta ferli reynist óraunhæft til að fjarlægja verulega alfa tilfelli og hætta á kornavexti í grunnmálmnum.
Vetnun-vötnunvinnsla mettar títan af ásettu ráði með vetni til að stökkva yfirborðsviðbragðslagið, auðveldar vélrænan flutning með afrýrnun, fylgt eftir með lofttæmisvötnun til að endurheimta sveigjanleika. Þessi sérhæfða tækni á sér takmarkaða notkun vegna flókinna ferla og kröfur um vetnisstjórnun.
Samsettar og háþróaðar meðferðaraðferðir
Nútíma iðkun sameinar oft margar aðferðir til að ná sem bestum árangri. Dæmigert röð fyrir heitvalsaða títanplötu gæti falið í sér: slípiefni til að fjarlægja kalksteina, basísk hreinsun til fituhreinsunar, súrsýring fyrir upplausn alfahylkis, vélræn slípun til að endurreisa víddar og endanleg rafefnafræðileg fæging til að fínstilla yfirborðsáferð.
Endurbræðsla á yfirborði laserbráðnar fljótt og þéttir yfirborðslagið aftur í óvirku andrúmslofti, leysir upp alfa-hylki í magnið og framleiðir fágaða, einsleita yfirborðsörbyggingu. Einstaklega hraður kælihraði sem felst í leysivinnslu kemur í veg fyrir umtalsverðan upptöku millivefs en útilokar fyrir-viðbragðslög.
Plasma rafgreiningaroxunbreytir yfirborðsoxíðinu í þykka, keramiklíka húð- með stýrðri gropleika og hörku, sem grafar í raun hvarflög undir virkt yfirborðslag frekar en að fjarlægja þau. Þessi nálgun hentar forritum þar sem slitþol eða rafeiginleikar eru settir í forgang fram yfir hámarks sveigjanleika undirlags.
Gæðastaðfestingar- og samþykkisviðmið
Staðfesting eftir-meðhöndlun tryggir að hvarflag sé fjarlægt að fullu og viðunandi yfirborðsástandi. Örhörðni á sýnishornum eða vöruhlutum staðfesta brottnám alfatilvika með hörkuprófílum sem uppfylla tilgreind skilyrði. Málmfræðileg athugun staðfestir styrkleika örbyggingar, skort á hýdríðútfellingum og ásættanlega kornastærð.
Mæling á grófleika yfirborðs mælir gæði frágangs, með kröfur sem eru mismunandi frá Ra 0,4 míkrómetrum fyrir nákvæmni burðarfleti til Ra 3,2 míkrómetra fyrir almenna burðarvirki. Hvirfilstraumsskoðun veitir framleiðslu-sannprófun á samræmi yfirborðsástands.
Vetnisgreining, venjulega með samruna óvirku gasi, staðfestir að efnafræðileg meðferð hefur ekki leitt til skaðlegra vetnismagns. Samþykktarþröskuldar eru mismunandi eftir notkun, þar sem læknisfræðilegar ígræðslur og flugrýmisíhlutir krefjast undir 80 til 125 hlutar á milljón, en iðnaðarforrit geta þolað allt að 150 til 200 hluta á milljón.
Umsókn-Sérstök atriði
Fyrirburðarhlutar í geimferðum, algjörlega er nauðsynlegt að fjarlægja alfahylki, með dæmigerðum vinnsluheimildum upp á 1,0 til 2,0 millimetra á yfirborði á heitu-unnu efni. Síðari yfirborðsmeðferðir, þ.mt kúlublísing eða lítill-plasticity burnishing, getur leitt til þjöppunarafgangsspennu til að auka þreytuþol.
Fyrirlækningaígræðslur, verður að fjarlægja yfirborðsviðbrögð til að tryggja lífsamrýmanleika, með viðbótarkröfum um yfirborðshreinleika, óvirkan og fjarveru málmmengunar. Rafefnafræðileg slípun fylgt eftir með saltpéturssýrupassun framleiðir besta oxíðlagið fyrir samþættingu vefja.
Fyrirefnavinnslubúnaður, Fjarlæging viðbragðslags einbeitir sér að því að tryggja tæringarþol, með súrsunar- og passiveringsmeðferðum sem koma á verndandi oxíðfilmu sem þarf til notkunar í árásargjarnum miðlum.
Fyrirbyggingarlistarforrit, fagurfræðileg samkvæmni og mótunarhæfni ráða vali á meðferð, með vélrænni frágangi og létt súrsun sem framleiðir æskilegt yfirborðsútlit án þess að fjarlægja of mikið efni.
