Under skære- og bearbejdningsoperationer er en af de mest typiske fejl arbejdshærdning.
Fordi Ti-6Al-4V gennemgår alvorlig plastisk deformation under skæring, bliver overfladelaget ekstremt hårdt, hvilket fremskynder værktøjsslid og forårsager rivning, rivning og ridser på den bearbejdede overflade. Et andet almindeligt problem er høj skæretemperatur forårsaget af lav varmeledningsevne. Det meste af den varme, der genereres under bearbejdningen, koncentreres i skærezonen i stedet for at spredes ind i emnet eller spånen. Denne høje temperatur fører til værktøjsadhæsion, diffusionsslid og opbygget kant (BUE), hvilket resulterer i dårlig overfladeruhed, dimensionelle afvigelser og endda mikrorevner. På grund af titanlegeringens lave elasticitetsmodul opstår derudover let tilbagespring og vibrationer under drejning eller fræsning, hvilket forårsager dimensionel ustabilitet, tilspidsning og klapmærker på overfladen.
I varmebearbejdningsprocesser som smedning og valsning er defekter tæt forbundet med temperaturkontrol og ensartet deformation.
Revner er en kritisk defekt, især ved overfladen eller kanterne. Alfa-skørhed ved høj temperatur, ujævn opvarmning eller for høj deformationshastighed kan føre til kantrevner, overfladerevner eller interne intergranulære revner. En anden typisk defekt er alpha-case-dannelse, et hårdt og skørt iltberiget lag, der produceres, når legeringen opvarmes i luft uden beskyttende atmosfære. Denne alfa-kasse reducerer duktilitet, træthedsydelse og slagfasthed. Derudover kan forkert smedning føre til grov kornstruktur, hvilket reducerer styrke og sejhed. Ujævn deformation kan også forårsage forstyrrelser i strømningslinjerne, hvilket væsentligt reducerer udmattelseslevetiden i vigtige strukturelle komponenter.
Under varmebehandling kan ukorrekte parametre inducere overophedning, overældning eller resterende stresskoncentration.
Overophedning fører til unormal kornvækst og sprød mikrostruktur. Overældning i STA-processen reducerer styrke og hårdhed betydeligt. Utilstrækkelig afkøling eller ujævn opvarmning forårsager restspænding, som kan resultere i deformation, vridning eller endda forsinket revnedannelse efter bearbejdning. For svejste komponenter forårsager ukorrekt varmebehandling efter svejsning let restspænding og forvrængning af svejsningen, hvilket påvirker dimensionsstabiliteten.
Ved svejsebehandling omfatter almindelige defekter porøsitet, ufuldstændig sammensmeltning og svejserevner.
Titanium har høj kemisk affinitet til oxygen, nitrogen og brint ved høje temperaturer. Hvis den beskyttende atmosfære er utilstrækkelig, sker der gasabsorption, hvilket fører til porøsitet og øget skørhed. Brintabsorption er særligt skadelig og kan forårsage forsinket brint-revnelse. Derudover giver hurtig opvarmning og afkøling under svejsning stor restspænding, hvilket resulterer i svejseforvrængning og varme revner. Den svejse- og varmepåvirkede zone viser ofte hærdning og tab af duktilitet, hvilket reducerer den overordnede strukturelle integritet.
Under støbning omfatter typiske defekter krympehulrum, krympeporøsitet, indeslutninger og adskillelse.
Titanium har et højt smeltepunkt og høj kemisk reaktivitet, så det skal smeltes under vakuum eller beskyttende atmosfære. Forkert hældetemperatur og formpåfyldning fører let til krympning og porøsitet. Ikke-metalliske indeslutninger reducerer træthedsstyrken betydeligt. Kemisk adskillelse kan forårsage ujævn mikrostruktur og ydeevne.
Sammenfattende, på grund af dens iboende fysiske og kemiske egenskaber, er Grade 5 titanlegering tilbøjelig til at arbejde hærdning, overflade gnidning, høj temperatur værktøjsslid, alfa kasse, revner, resterende spænding, porøsitet og forvrængning under forarbejdning.
Disse defekter kan effektivt reduceres eller undgås ved nøje at kontrollere behandlingsparametre, bruge specialværktøjer, anvende beskyttende atmosfærer, optimere opvarmnings- og afkølingsprocedurer og implementere rimelige varmebehandlinger efter behandling. At forstå disse almindelige defekter og deres dannelsesmekanismer er afgørende for at forbedre produktkvalifikationsgraden, sikre mekanisk ydeevne og forlænge levetiden i industrielle applikationer.
