Titaniumplaat van klasse 1 versus graad 2: gids voor samenstelling, vorming en toepassing

Commercieel zuivere titaniumplaten worden op basis van de interstitiële inhoud in vier klassen ingedeeld, en klasse 1 en klasse 2 bevinden zich aan het zachte en middelmatige uiteinde van die ladder. Beide zijn alfa-fase, beide zijn ongelegeerd en beide zijn bestand tegen chloriden, oxiderende zuren en zeewater via dezelfde passieve titaniumdioxidefilm. Wat hen scheidt is een klein chemisch verschil met een onevenredig groot effect op hoe de plaat zich gedraagt ​​in de kantpers en de vormmatrijs.

Chemisch verschil tussen klasse 1 en graad 2 blad

De twee kwaliteiten verschillen in zuurstof, ijzer en, indirect, in de resulterende sterkte. De onderstaande limieten zijn de maximale waarden die worden toegepast op plaat onder de strip-, plaat- en plaatspecificatie ASTM B265.

Mechanische eigenschappen van de twee platen

De verhouding vloei{0}}tot-treksterkte is 0,58 voor klasse 1 en 0,80 voor klasse 2, wat het verschil in vormgedrag beter verklaart dan alleen de sterktecijfers. Een lage verhouding betekent dat het materiaal na het meegeven blijft uitharden, waardoor de spanning over de vervormingszone wordt verdeeld in plaats van deze te concentreren. Dat is de reden waarom Graad 1 een krappe loting overleeft die Graad 2 zou scheuren.

Vorm-, las- en bewerkingsgedrag

Klasse 1-platen zijn de beste keuze voor diepgetrokken cups, uitzettingsbalgen, gevormde liners en explosie-gelijmde bekledingen, waarbij het spanningspad de volledige rek van 24 procent vereist. Klasse 2-platen buigen, flenzen en rolvormen gemakkelijk en worden gebruikt voor warmtewisselaarplaten, vatomhulsels en grote gefabriceerde panelen. Beide soorten zijn gelast met een bescherming tegen inert gas en beide moeten worden beschermd totdat het gekoelde metaal geen verkleuring meer vertoont, wat wijst op opname van zuurstof en stikstof. De terugvering is in beide kwaliteiten duidelijk zichtbaar en dichter dan bij staal, omdat de elasticiteitsmodulus slechts ongeveer 103 GPa is voor klasse 1 en 105 GPa voor klasse 2. Het bewerkingsgedrag is eveneens slecht in beide kwaliteiten: een lage thermische geleidbaarheid concentreert de warmte op de snijkant, dus scherp gereedschap, bescheiden oppervlaktesnelheden en overvloedig koelmiddel zijn nodig, ongeacht of de plaat van klasse 1 of klasse 2 is.

De corrosieprestaties zijn feitelijk identiek

Kopers gaan er soms van uit dat de sterkere kwaliteit beter bestand is tegen corrosie. Dat is niet het geval. De beschermende oxidefilm is in beide gevallen hetzelfde en de interstitiële elementen die de sterkte verhogen spelen geen gunstige rol bij de corrosieweerstand. Graad 1 en Graad 2 gedragen zich vrijwel identiek in zeewater, pekel, hypochloriet en nat chloor. Als de omgeving eerder reduceert dan oxideert, of waar hete chloride in een spleet vastzit, is geen van beide kwaliteiten het juiste antwoord en moet in plaats daarvan een palladium-gemodificeerde kwaliteit zoals klasse 7 worden beoordeeld.

Het temperatuurgedrag is ook voor beide hetzelfde: continu gebruik in de lucht is normaal gesproken beperkt tot ongeveer 300 graden Celsius, en boven ongeveer 600 graden Celsius vormt zuurstofdiffusie een alfageval dat moet worden verwijderd voordat het onderdeel in gebruik wordt genomen.

Daartussen selecteren

De praktische regel is om klasse 1 te kiezen wanneer de vormbewerking de beperkende stap in het productieplan is, en klasse 2 in alle andere gevallen. Klasse 1 is geschikt voor diepgetrokken en zwaar vervormde onderdelen, opofferingsanodes en elektrodesubstraten, bekledingslagen en toepassingen waarbij een zachte, zeer flexibele plaat vereist is voor afdichting. Graad 2 is geschikt voor drukvatschalen, warmtewisselaarplaten en -frames, componenten van ontziltingsinstallaties, maritieme hardware, lichamen van medische instrumenten, architecturale panelen en componenten van elektrolysers. Omdat het prijsverschil tussen de twee klein is, moet de beslissing worden ingegeven door de maakbaarheid en ontwerpstress in plaats van door de materiaalkosten. Waar een onderdeel qua sterkte marginaal is in klasse 1, is de overstap naar klasse 2 bijna altijd goedkoper dan het opnieuw ontwerpen van de vormbewerking.

Bestel- en inspectienotities

Plaatmateriaal wordt normaal gesproken gegloeid en gebeitst geleverd, waarbij maattoleranties en toegestane diktevariaties worden bepaald door dezelfde specificatie die voldoet aan de chemische en mechanische vereisten. De diktetolerantie is asymmetrisch bij titaniumplaten en varieert afhankelijk van de nominale dikte en breedte. Daarom moet de tolerantieklasse bij de bestelling worden vermeld. Mechanische tests bij elke hitte omvatten treksterkte, vloeigrens en rek, en een buigtest wordt gebruikt om de ductiliteit van de afgewerkte plaat te bevestigen. Kopers moeten ook de toestand bevestigen, of de plaat is geproduceerd via een volledig geïntegreerde smeltroute en of het certificaat de toepasselijke specificatieherziening identificeert. De oppervlakteconditie, inclusief de afwezigheid van ingebed vreemd materiaal en van diepe krassen, is bij titanium belangrijker dan bij staal, omdat defecten in het plaatoppervlak zich voortplanten in gevormde delen.

Veelgestelde vragen

Q:Kunnen platen van klasse 1 en klasse 2 worden gemengd binnen één gefabriceerd geheel?
A: Ja, ze lassen probleemloos aan elkaar en de verbinding is metallurgisch verantwoord. De lagere sterktegraad bepaalt het toegestane ontwerp in het verbindingsgebied, en de lasprocedure moet worden gekwalificeerd voor de diktecombinatie die wordt samengevoegd.

Q:Welke kwaliteit is beter voor een explosie-gelijmde plaat?
A: Graad 1, omdat het hechtproces vereist dat het metaal uitgebreid vervormt zonder te barsten. De lagere vloeigrens en hogere rek verminderen het risico op grensvlakbreuk tijdens de botslasstap.

Q:Is het blad van klasse 2 de extra kosten ten opzichte van klasse 1 waard?
A: Voor elk onderdeel dat belasting moet dragen, ja. De minimale treksterkte van 345 MPa en de minimale vloeigrens van 275 MPa maken dunnere secties mogelijk voor hetzelfde gebruik, en het kostenverschil tussen de kwaliteiten is bescheiden vergeleken met het verschil tussen beide kwaliteiten en een legering zoals Ti-6Al-4V.

Q:Heeft de plaat spanningsverlichting nodig na het vormen?
A: Wanneer de vormspanning hoog is of het onderdeel achteraf wordt bewerkt, vermindert spanningsontlastend gloeien de vervorming en het risico op spanningscorrosie bij chloridegebruik. De behandeling wordt uitgevoerd in vacuüm of in een hoog-inerte atmosfeer om besmetting van het oppervlak te voorkomen.

Q:Hoe wordt de diktetolerantie gespecificeerd op een plaatbestelling?
A: Door de toepasselijke specificatie en tolerantieklasse te benoemen, samen met de nominale dikte en breedte. Titaniumplaat heeft zelf een toegestane min-tolerantieband, dus een koper die een gegarandeerde minimale dikte nodig heeft, moet deze eis expliciet vermelden in plaats van te vertrouwen op nominale afmetingen.

Q:Zijn er beperkingen op de maximale plaatdikte voor deze kwaliteiten?
A: Beide soorten worden zowel in plaatmateriaal als in plaat geproduceerd. Waar het product de plaatdikte overschrijdt, veranderen de toepasselijke mechanische vereisten, met name het rekminimum, dus het ontwerp moet gebaseerd zijn op de waarden voor de daadwerkelijk geleverde productvorm.