Krok 1: Zdobądź RochMmateriały
Aby wyprodukować półfabrykat z rurki tytanowej, pierwszym krokiem jest posiadanie odpowiednich surowców. Tytan w skorupie ziemskiej występuje głównie w postaci dwutlenku tytanu w minerałach takich jak rutyl i ilmenit. W wyniku szeregu złożonych reakcji chemicznych, głównie obróbki rudy chlorem i węglem, a następnie reakcji z metalicznym magnezem, ostatecznie otrzymuje się porowaty i luźny, czysty tytan przypominający gąbkę, zwany „tytanem gąbczastym”. Jego nazwa jest bardzo opisowa, ponieważ jego wygląd i faktura rzeczywiście przypominają szarą metalową gąbkę. Stanowi to podstawę całej późniejszej obróbki, a jej czystość bezpośrednio decyduje o jakości końcowego półfabrykatu tuby. Po uzyskaniu tytanu gąbczastego pracownicy rozbijają go na małe kawałki o określonej specyfikacji, aby przygotować się do następnego etapu wytapiania.
Krok 2: Topienie&OdlewIdo sztabek
Luźnego tytanu gąbczastego nie można bezpośrednio przetwarzać na tuby. Należy go stopić w pojedynczy, gęsty metalowy wlewek. Ze względu na ekstremalną reaktywność tytanu w wysokich temperaturach, reaguje on energicznie z tlenem, azotem i innymi gazami w powietrzu. Dlatego proces topienia należy prowadzić w próżni lub pod osłoną gazów obojętnych. Najczęściej stosowaną metodą przemysłową jest „topienie łukowe próżniowe”. Mówiąc najprościej, w elektrody wciska się tytan gąbczasty i niezbędne dodatki stopowe (takie jak aluminium i wanad, używane do produkcji powszechnie stosowanego stopu tytanu TC4). W dużym, próżniowym,-chłodzonym wodą tyglu miedzianym elektrody działają jak „świece”, generując-łuki wysokotemperaturowe w wyniku samo-samoelektryzacji, aby się stopić. Stopiony tytan jest następnie wrzucany do tygla znajdującego się poniżej w celu ochłodzenia i zestalenia, tworząc pierwszy wlewek tytanu. Aby zapewnić jednolity skład i spełnić standardy czystości, proces ten zwykle powtarza się dwa do trzech razy. Otrzymany końcowy cylindryczny lub kwadratowy wlewek tytanowy jest „materiałem macierzystym” do wytwarzania kęsów rurowych.
Krok 3: Kucie& Przeszywający
Następnym krokiem, gdy masz w ręku solidną sztabkę tytanu, jest przekształcenie jej w półfabrykat z pustej tuby. Wlewek tytanowy po stopieniu ma duże ziarna i nierówną strukturę wewnętrzną. Najpierw trzeba go sfałszować. Wlewek jest podgrzewany do odpowiedniej temperatury (zwykle od 800 do 1000 stopni), a następnie wielokrotnie spęczany i wyciągany za pomocą dziesięciotysięcznej{{5}tysięcznej-prasy hydraulicznej lub młota kuźniczego. Proces ten przypomina wyrabianie ciasta, które może rozbić duże ziarna, udoskonalić mikrostrukturę i zagęścić ewentualne defekty wewnętrzne, znacznie poprawiając właściwości mechaniczne materiału tytanowego. Po kuciu uzyskuje się pręt o mniejszej-gęstości i większej gęstości. Następnie następuje kluczowy etap - przekłuwania. Najbardziej klasyczną metodą jest „przekłuwanie krzyżowe”, podczas którego podgrzany pręt tytanowy jest przesyłany pomiędzy dwoma przeciw-walcami obracającymi się. Linie środkowe rolek i pręta mają kąt. Pod wpływem tarcia pręt obraca się i przesuwa jednocześnie, a w środku poddawany jest silnemu naprężeniu ścinającemu, w związku z czym jest „zmuszony” do przebicia w nim otworu, tworząc początkową pustą rurkę.
Krok 4: Precyzyjne walcowanie& Leczenie
Szorstkie rurki uzyskane w wyniku przekłucia są nadal dość grube, mają nierówną grubość ścianek i nieprecyzyjne wymiary. Wymagane jest dalsze przetwarzanie. Zwykle osiąga się to poprzez proces „walcowania rur”, na przykład przy użyciu walcarki na zimno. Podczas tego procesu szorstką rurkę umieszcza się na twardym trzpieniu i przepuszcza przez specjalnie ukształtowany wałek z otworem-. Gdy walcarka porusza się tam i z powrotem, rura jest stopniowo walcowana, zmniejszając grubość ścianki, zmniejszając średnicę i wygładzając powierzchnię. Dokładność wymiarowa jest znacznie poprawiona. Poprzez wielokrotne przejścia walcowania na zimno i pośredniej obróbki cieplnej (znanej jako „wyżarzanie”, której celem jest wyeliminowanie hartowania i naprężeń spowodowanych obróbką oraz przywrócenie plastyczności materiału), ostatecznie uzyskuje się tytanowy półfabrykat rury o precyzyjnych wymiarach i doskonałych parametrach. Na koniec półprodukt rury jest prostowany, odcinane są końce, powierzchnia jest czyszczona (np. przemywanie kwasem w celu usunięcia kamienia tlenkowego) i przeprowadzane są badania nieniszczące-, aby upewnić się, że nie ma żadnych defektów wewnętrznych ani powierzchniowych. W ten sposób wytwarzany jest kwalifikowany półfabrykat z tytanu, który służy do produkcji różnych precyzyjnych rur tytanowych wymaganych w przemyśle lotniczym, chemicznym, medycznym i innych.
