Βασικά ζητήματα στην επεξεργασία κραμάτων τιτανίου
1. Χημική αντιδραστικότητα και ευαισθησία στη θερμοκρασία
Το τιτάνιο παρουσιάζει εξαιρετικά υψηλή χημική αντιδραστικότητα σε υψηλές θερμοκρασίες, γεγονός που διαμορφώνει θεμελιωδώς κάθε πτυχή της επεξεργασίας του. Πάνω από περίπου 600 βαθμούς Κελσίου, το τιτάνιο απορροφά επιθετικά οξυγόνο, άζωτο και υδρογόνο από τη γύρω ατμόσφαιρα. Το οξυγόνο και το άζωτο διαλύονται ενδιάμεσα στην άλφα φάση, σχηματίζοντας ένα σκληρό, εύθραυστο επιφανειακό στρώμα γνωστό ως άλφα περίπτωση. Αυτή η στρώση υποβαθμίζει σημαντικά την αντοχή στην κόπωση και την ολκιμότητα και πρέπει να αφαιρεθεί πλήρως με μηχανική κατεργασία, άλεση ή χημική αποξήρανση μετά από οποιαδήποτε εργασία σε υψηλές{4} θερμοκρασία. Η απορρόφηση υδρογόνου αποτελεί μια ακόμη πιο ύπουλη απειλή, καθώς προκαλεί ευθραυστότητα του υδρογόνου που μπορεί να μην γίνει εμφανής έως ότου συμβεί φόρτωση υπηρεσίας. Ακόμη και σε θερμοκρασίες τόσο χαμηλές όσο 300 βαθμούς Κελσίου, το τιτάνιο μπορεί να πάρει υδρογόνο από υγρασία-που περιέχει ατμόσφαιρες ή λιπαντικά υδρογονανθράκων.
Η θερμοκρασία beta transus, η οποία σηματοδοτεί το όριο μεταξύ των πεδίων άλφα-βήτα και βήτα, ποικίλλει ανάλογα με τη σύνθεση του κράματος. Για το Ti-6Al-4V αυτό συμβαίνει περίπου στους 995 βαθμούς Κελσίου, ενώ για το Ti-5Al-2.5Sn είναι κοντά στους 1040 βαθμούς Κελσίου. Η επεξεργασία πάνω από το βήτα transus παράγει μια χονδροειδή, ελασματοειδή μετασχηματισμένη βήτα μικροδομή με κατώτερη ολκιμότητα και ιδιότητες κόπωσης. Επομένως, η θερμομηχανική επεξεργασία πρέπει να ελέγχει προσεκτικά τις μέγιστες θερμοκρασίες, με στενά παράθυρα επεξεργασίας που απαιτούν ακριβή παρακολούθηση της θερμοκρασίας και ταχεία απόδοση.
Η θερμική αγωγιμότητα των κραμάτων τιτανίου είναι ιδιαίτερα κακή, περίπου το ένα-έκτο αυτής του ανθρακούχου χάλυβα. Κατά τη μηχανική κατεργασία ή τη λείανση, η θερμότητα συγκεντρώνεται στη διεπαφή του εργαλείου- αντί να διαχέεται στο χύμα υλικό. Αυτό οδηγεί σε αυξημένες θερμοκρασίες κοπής, επιταχυνόμενη φθορά του εργαλείου και πιθανή ζημιά στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας, συμπεριλαμβανομένου του σχηματισμού θήκης άλφα από θέρμανση με τριβή.
2. Προκλήσεις μηχανικής κατεργασίας
Τα κράματα τιτανίου παρουσιάζουν τρομερές δυσκολίες μηχανικής κατεργασίας που τα διακρίνουν από τα συμβατικά υλικά μηχανικής. Το υλικό τείνει να χολώνει και να συγκολλάται στα κοπτικά εργαλεία λόγω της υψηλής χημικής του συγγένειας, ιδιαίτερα στις υψηλές θερμοκρασίες που δημιουργούνται κατά την κοπή. Αυτός ο χτισμένος-σχηματισμός άκρων παράγει κακό φινίρισμα επιφάνειας και απρόβλεπτη ακρίβεια διαστάσεων. Ο χαμηλός συντελεστής ελαστικότητας, περίπου το μισό από αυτόν του χάλυβα, προκαλεί σημαντική επαναφορά του ελατηρίου και παραμόρφωση υπό τις δυνάμεις κοπής, περιπλέκοντας την επίτευξη στενών ανοχών σε λεπτά τεμάχια εργασίας.
Η επιλογή κοπτικού εργαλείου επηρεάζει κρίσιμα την επιτυχία της κατεργασίας. Τα εργαλεία καρβιδίου με τσιμέντο με δομή λεπτών κόκκων και υψηλή περιεκτικότητα σε κοβάλτιο παρέχουν την καλύτερη ισορροπία σκληρότητας και σκληρότητας. Τα εργαλεία πολυκρυσταλλικού διαμαντιού προσφέρουν εξαιρετική απόδοση για εργασίες φινιρίσματος υψηλής-ταχύτητας, αν και με σημαντικά υψηλότερο κόστος. Η γεωμετρία του εργαλείου απαιτεί θετικές γωνίες κλίσης για μείωση των δυνάμεων κοπής και γενναιόδωρες γωνίες ανακούφισης για ελαχιστοποίηση της τριβής. Οι αιχμηρές ακμές κοπής είναι απαραίτητες, επειδή το σκληρυμένο τιτάνιο με εργασία-είναι ακόμα πιο δύσκολο να κοπεί από το ανόπτηση.
Οι παράμετροι κοπής πρέπει να επιλέγονται συντηρητικά. Το βάθος κοπής θα πρέπει να είναι αρκετό για να διατηρείται το εργαλείο κάτω από το σκληρυμένο{1} στρώμα εργασίας που δημιουργήθηκε από το προηγούμενο πέρασμα. Οι ρυθμοί τροφοδοσίας πρέπει να παρέχουν επαρκές πάχος τσιπ για να αποφευχθεί το τρίψιμο και όχι το κόψιμο. Οι ταχύτητες κοπής γενικά περιορίζονται στα 30 έως 60 μέτρα ανά λεπτό για εργασίες χονδροποίησης, με κάπως υψηλότερες πιθανές ταχύτητες για το φινίρισμα. Η εφαρμογή ψυκτικού υγρού πλημμύρας είναι υποχρεωτική, παρέχοντας ψυκτικό υψηλής-πίεσης, υψηλής- όγκου απευθείας στη ζώνη κοπής για έλεγχο της θερμοκρασίας και της έκπλυσης των τσιπ. Προτιμώνται{10}}υδατοδιαλυτά ψυκτικά με πρόσθετα ακραίας πίεσης, αν και πρέπει να ληφθεί μέριμνα ώστε το ψυκτικό υγρό να μην περιέχει χλωριωμένες ενώσεις που θα μπορούσαν να προκαλέσουν ρωγμές λόγω διάβρωσης.
Η στερέωση του τεμαχίου εργασίας απαιτεί ιδιαίτερη προσοχή λόγω του χαμηλού συντελεστή τιτανίου και της τάσης προς τους κραδασμούς. Οι άκαμπτες ρυθμίσεις με ελάχιστη προεξοχή είναι απαραίτητες. Τα υλικά απόσβεσης μπορούν να ενσωματωθούν σε σχέδια εξαρτημάτων. Οι διακοπτόμενες κοπές θα πρέπει να αποφεύγονται όπου είναι δυνατόν, καθώς η επαναλαμβανόμενη θερμική κυκλοποίηση επιταχύνει την αστοχία του εργαλείου λόγω θερμικής κόπωσης.
3. Τρίψιμο και Λειαντική Επεξεργασία
Η λείανση κραμάτων τιτανίου δημιουργεί συγκεκριμένους κινδύνους και προκλήσεις. Η κακή θερμική αγωγιμότητα του υλικού αναγκάζει τις θερμοκρασίες λείανσης να ανεβαίνουν στα ύψη, πιθανώς να αναφλέγονται λεπτά σωματίδια τιτανίου εάν υπάρχει αρκετό οξυγόνο. Οι πυρκαγιές τιτανίου κατά τη διάρκεια της λείανσης, αν και σπάνιες με τις κατάλληλες προφυλάξεις, μπορεί να είναι εξαιρετικά έντονες και δύσκολο να σβήσουν. Οι συμβατικοί πυροσβεστήρες νερού ή διοξειδίου του άνθρακα είναι αναποτελεσματικοί. Απαιτείται ξηρή άμμος ή εξειδικευμένοι πυροσβεστήρες κατηγορίας Δ.
Η επιλογή λειαντικών ευνοεί τους τροχούς οξειδίου του αλουμινίου ή καρβιδίου του πυριτίου με ανοιχτή δομή και υαλοποιημένο δεσμό. Η ανοιχτή δομή επιτρέπει το διάκενο των τσιπ και τη διείσδυση του ψυκτικού υγρού. Οι ταχύτητες των τροχών συνήθως μειώνονται σε σύγκριση με τη λείανση χάλυβα, ενώ οι ταχύτητες εργασίας και οι ρυθμοί τροφοδοσίας αυξάνονται για να αποφευχθεί η παραμονή και η υπερθέρμανση. Το συνεχές ντύσιμο διατηρεί την ευκρίνεια των τροχών και την απόδοση κοπής. Η άφθονη ροή ψυκτικού, αποφεύγοντας και πάλι τις χλωριωμένες ενώσεις, είναι απολύτως απαραίτητη.
Οι λειτουργίες λείανσης και στίλβωσης με ιμάντα απαιτούν ομοίως προσεκτικό έλεγχο παραμέτρων. Οι επικαλυμμένοι λειαντικοί ιμάντες με αλουμίνα ζιρκονίας ή κεραμικούς κόκκους έχουν καλή απόδοση. Οι τροχοί επαφής πρέπει να είναι σχετικά μαλακοί για να προσαρμόζονται στο τεμάχιο εργασίας και να μειώνουν την τοπική θέρμανση. Η σταδιακή εξέλιξη της τρίχας από χοντρό σε λεπτό παράγει τη βέλτιστη ακεραιότητα της επιφάνειας.
4. Λειτουργίες Διαμόρφωσης
Ο ψυχρός σχηματισμός κραμάτων τιτανίου είναι εφικτός αλλά περιορίζεται από την υψηλή αντοχή διαρροής του υλικού και την έντονη επαναφορά του ελατηρίου. Οι ακτίνες κάμψης πρέπει να είναι γενναιόδωρες, συνήθως τρεις έως πέντε φορές το πάχος του υλικού για το Ti-6Al-4V σε κατάσταση ανόπτησης, σε σύγκριση με μία έως δύο φορές για τα κράματα αλουμινίου. Η αντιστάθμιση ελατηρίου απαιτεί τεχνικές υπερβολικής κάμψης ή πυθμένα, με τον ακριβή βαθμό να προσδιορίζεται εμπειρικά για κάθε κατάσταση υλικού και γεωμετρία.
Η θερμή διαμόρφωση επεκτείνει το εύρος εργασίας, αλλά εισάγει ανησυχίες για περιπτώσεις άλφα. Οι θερμοκρασίες σχηματισμού μεταξύ 540 και 760 βαθμών Κελσίου επιτρέπουν μεγαλύτερη παραμόρφωση με μειωμένη επαναφορά του ελατηρίου, αν και το σχηματιζόμενο συστατικό απαιτεί μεταγενέστερη επιφανειακή επεξεργασία για την αφαίρεση οποιουδήποτε στρώματος αντίδρασης. Ο σχηματισμός υπερπλαστικών στους 870 έως 925 βαθμούς Κελσίου εκμεταλλεύεται την εξαιρετικά λεπτή δομή κόκκων που επιτυγχάνεται σε ορισμένα κράματα τιτανίου, επιτρέποντας την κατασκευή σύνθετων εξαρτημάτων αεροδιαστημικής από μεμονωμένα φύλλα. Αυτή η διαδικασία απαιτεί ακριβή έλεγχο θερμοκρασίας εντός συν ή πλην 10 βαθμών Κελσίου και ελεγχόμενους ρυθμούς παραμόρφωσης περίπου 10 έως μείον 4 ανά δευτερόλεπτο.
Η διαμόρφωση με τέντωμα, το βαθύ σχέδιο και η υδροδιαμόρφωση παρουσιάζουν συγκεκριμένες προκλήσεις. Η λίπανση είναι κρίσιμη σε όλη την έκταση, με δισουλφίδιο του μολυβδαινίου, γραφίτη ή εξειδικευμένες ενώσεις σχηματισμού τιτανίου που εφαρμόζονται τόσο σε καλούπια όσο και σε λευκές επιφάνειες. Τα υλικά μήτρας απαιτούν σκληρές,{2}}ανθεκτικές επιφάνειες. Συνήθως χρησιμοποιούνται νιτρωμένοι χάλυβες εργαλείων ή υπερκράματα νικελίου-.
5. Θέματα συγκόλλησης
Η συγκόλληση κραμάτων τιτανίου με σύντηξη απαιτεί αυστηρή ατμοσφαιρική προστασία επειδή το λιωμένο τιτάνιο αντιδρά βίαια με το οξυγόνο, το άζωτο και το υδρογόνο. Η ανεπαρκής θωράκιση παράγει πορώδεις, εύθραυστες συγκολλήσεις με δραματικά μειωμένες μηχανικές ιδιότητες. Η συγκόλληση με αδρανές αέριο βολφραμίου με θωράκιση αργού υψηλής-καθαρότητας αντιπροσωπεύει την πιο κοινή χειροκίνητη διαδικασία, αν και η συγκόλληση με τόξο πλάσματος, η συγκόλληση με δέσμη ηλεκτρονίων και η συγκόλληση με λέιζερ χρησιμοποιούνται εκτενώς για την αυτοματοποιημένη παραγωγή.
Το σύστημα θωράκισης πρέπει να προστατεύει όχι μόνο τη λιωμένη πισίνα αλλά και ολόκληρη τη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα-μέχρι η θερμοκρασία να πέσει κάτω από περίπου 400 βαθμούς Κελσίου. Οι ασπίδες που εκτείνονται πίσω από τον πυρσό και το πίσω καθάρισμα των ριζικών περασμάτων είναι συνήθης πρακτική. Η καθαρότητα του αργού πρέπει να υπερβαίνει το 99,995 τοις εκατό, με σημείο δρόσου κάτω από μείον 50 βαθμούς Κελσίου. Οποιαδήποτε μόλυνση από τον αέρα, την υγρασία ή τους υδρογονάνθρακες προκαλεί αποχρωματισμό συγκόλλησης που κυμαίνεται από κίτρινο άχυρο έως μπλε έως γκρι ή λευκό, με προοδευτικά έντονη ευθραυστότητα.
Η επιλογή μετάλλου πλήρωσης ταιριάζει γενικά με τη σύνθεση του βασικού κράματος, αν και μικρές τροποποιήσεις μπορεί να βελτιώσουν τη συγκολλησιμότητα. Για Ti-6Al-4V, το αντίστοιχο υλικό πλήρωσης σύνθεσης είναι στάνταρ. Η προθέρμανση είναι γενικά περιττή και δυνητικά επιβλαβής λόγω του παρατεταμένου χρόνου στο ενεργό εύρος θερμοκρασίας. Η θερμική επεξεργασία μετά τη συγκόλληση συνήθως περιλαμβάνει ανακούφιση από το στρες στους 540 έως 650 βαθμούς Κελσίου, αν και μπορεί να απαιτηθεί επεξεργασία διαλύματος και γήρανση για την αποκατάσταση πλήρους ιδιοτήτων σε θερμικά επεξεργασμένα κράματα.
Η συγκόλληση σε κατάσταση βήτα, ακολουθούμενη από θερμική επεξεργασία μετά τη{0}}συγκόλληση, προσφέρει πλεονεκτήματα για παχιά τμήματα μειώνοντας την ευαισθησία σε ρωγμές συγκράτησης. Ωστόσο, η δομή του χονδροειδούς κόκκου βήτα απαιτεί προσεκτικό έλεγχο της επακόλουθης ψύξης για να αποφευχθούν απαράδεκτες ιδιότητες.
6. Πρωτόκολλα θερμικής επεξεργασίας
Η θερμική επεξεργασία των κραμάτων τιτανίου απαιτεί κλίβανους κενού ή αδρανούς ατμόσφαιρας για να αποτραπεί ο σχηματισμός περιπτώσεων άλφα. Τα επίπεδα κενού από 10 έως μείον 3 millibar ή καλύτερα είναι τυπικά, με τα ποσοστά διαρροής να επαληθεύονται πριν από κάθε κύκλο. Η επίχωση αργού μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εργασίες σβέσης, αν και η καθαρότητα του αερίου πρέπει να πληροί τα ίδια αυστηρά πρότυπα με το προστατευτικό αέριο συγκόλλησης.
Η ανόπτηση μύλου στους 700 έως 760 βαθμούς Κελσίου με ψύξη αέρα παρέχει ανακούφιση από το στρες και μέτρια βελτιστοποίηση των ιδιοτήτων. Η διπλή ανόπτηση, που περιλαμβάνει επεξεργασία διαλύματος βήτα που ακολουθείται από ανόπτηση άλφα-βήτα, βελτιώνει την αντίσταση ερπυσμού και τη θερμική σταθερότητα. Η επεξεργασία και η γήρανση του διαλύματος μεγιστοποιούν την αντοχή μέσω της ελεγχόμενης καθίζησης της φάσης άλφα εντός της μετασταθερής βήτα μήτρας. Η θερμοκρασία επεξεργασίας του διαλύματος, συνήθως 925 έως 955 βαθμοί Κελσίου για το Ti-6Al-4V, πρέπει να ελέγχεται εντός στενών ορίων για να επιτευχθεί η επιθυμητή ισορροπία του πρωτογενούς άλφα και του μετασχηματισμένου βήτα. Η επιλογή μέσων απόσβεσης εξισορροπεί τον ρυθμό ψύξης έναντι της παραμόρφωσης, με το νερό, τα πολυμερή σβήσιμο ή το εξαναγκασμένο αέριο να προσφέρουν διαφορετικές αντισταθμίσεις.
Οι θερμοκρασίες γήρανσης από 480 έως 600 βαθμούς Κελσίου παράγουν διαφορετικούς συνδυασμούς αντοχής-ολκιμότητας, με χαμηλότερες θερμοκρασίες να ευνοούν την αντοχή και υψηλότερες θερμοκρασίες που βελτιώνουν την σκληρότητα. Ο χρόνος παλαίωσης πρέπει να είναι επαρκής για πλήρη μεταμόρφωση, συνήθως 4 έως 16 ώρες ανάλογα με τη θερμοκρασία και το μέγεθος του τμήματος.
Η μετά{0}}επιθεώρηση θερμικής επεξεργασίας περιλαμβάνει μικρο-προφίλ σκληρότητας για την επαλήθευση της πλήρους αφαίρεσης θήκης άλφα, μεταλλογραφική εξέταση για επιβεβαίωση της μικροδομής στόχου και μηχανική δοκιμή για την επικύρωση των ιδιοτήτων.
7. Χημική Επεξεργασία και Επεξεργασία Επιφανειών
Η χημική άλεση και αποξήρανση αφαιρούν την άλφα θήκη και τα λέπια από το θερμικά επεξεργασμένο τιτάνιο. Το πρότυπο διάλυμα τουρσί περιέχει υδροφθορικό οξύ και νιτρικό οξύ σε νερό, με τυπικές αναλογίες 1 μέρος HF προς 4 έως 6 μέρη HNO3 κατ' όγκο. Το νιτρικό οξύ χρησιμεύει για την οξείδωση και παθητικοποίηση της επιφάνειας ενώ το HF διαλύει το οξείδιο του τιτανίου. Η αναλογία HF προς HNO3 πρέπει να υπερβαίνει το 4 προς 1 για να αποφευχθεί η υπερβολική απορρόφηση υδρογόνου κατά τη διάρκεια του τουρσί. Η θερμοκρασία διαλύματος μεταξύ 20 και 60 βαθμών Κελσίου ελέγχει τον ρυθμό χάραξης, με υψηλότερες θερμοκρασίες που παράγουν ταχύτερη αφαίρεση υλικού αλλά αυξημένο κίνδυνο συλλογής υδρογόνου.
Η χημική άλεση για μείωση βάρους ή διαμόρφωση περιγράμματος χρησιμοποιεί παρόμοια χημεία σε υψηλές θερμοκρασίες. Η κάλυψη με επιστρώσεις-ανθεκτικές στα οξέα καθορίζει τις περιοχές που πρέπει να αφαιρεθούν. Ο παράγοντας χάραξης, ο λόγος της πλευρικής προς την κατακόρυφη χάραξη, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη στο σχεδιασμό της μάσκας.
Η ανοδίωση παράγει προστατευτικές και διακοσμητικές μεμβράνες οξειδίου στο τιτάνιο. Η ανοδίωση τύπου 2 σε διαλύματα χρωμικού ή θειικού οξέος δημιουργεί επιφάνειες ανθεκτικές στη φθορά. Η έγχρωμη ανοδίωση τύπου 3 εκμεταλλεύεται τις οπτικές παρεμβολές σε λεπτά φιλμ οξειδίου για την παραγωγή μιας σειράς χρωμάτων χωρίς βαφές, χρήσιμα για την αναγνώριση εξαρτημάτων και τη σήμανση ιατροτεχνολογικών προϊόντων. Το ανοδιωμένο στρώμα είναι βιοσυμβατό και ενισχύει την οστεοενσωμάτωση για ορθοπεδικά εμφυτεύματα.
Οι επεξεργασίες παθητικοποίησης σε νιτρικό οξύ αφαιρούν τη μόλυνση της επιφάνειας από σίδηρο και ενισχύουν την αντοχή στη διάβρωση. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για το τιτάνιο ιατρικής ποιότητας που πρέπει να πληροί αυστηρές απαιτήσεις βιοσυμβατότητας.
8. Σφυρηλάτηση και Θερμομηχανική Επεξεργασία
Η σφυρηλάτηση κράματος τιτανίου απαιτεί ισοθερμικές ή σχεδόν{0}}ισόθερμες συνθήκες για τη διαχείριση του στενού παραθύρου επεξεργασίας και των υψηλών τάσεων ροής. Η συμβατική σφυρηλάτηση πάνω από το βήτα transus παράγει χονδροειδείς μετασχηματισμένες μικροδομές με περιορισμένη ολκιμότητα. Η σφυρηλάτηση άλφα-βήτα, που διεξάγεται στους 15 έως 50 βαθμούς Κελσίου κάτω από το transus βήτα, βελτιώνει τη μικροδομή μέσω δυναμικής ανακρυστάλλωσης της άλφα φάσης, αποδίδοντας ανώτερες μηχανικές ιδιότητες.
Η ισοθερμική σφυρηλάτηση χρησιμοποιεί μήτρες υπερκράματος που διατηρούνται σε θερμοκρασία σφυρηλάτησης, μειώνοντας την απώλεια θερμότητας και επιτρέποντας χαμηλότερες δυνάμεις πίεσης. Αυτό επιτρέπει τη διαμόρφωση σχεδόν-δικτυωτού-σχήματος με ελάχιστη επακόλουθη κατεργασία. Ωστόσο, το κόστος μήτρας είναι σημαντικό και οι χρόνοι κύκλου είναι μεγάλοι.
Η έλαση δακτυλίου, η εξώθηση και η περιστροφική σφυρηλάτηση προσαρμόζουν τις συμβατικές αρχές επεξεργασίας μετάλλων στα ειδικά χαρακτηριστικά του τιτανίου. Τα υλικά μήτρας πρέπει να ανθίστανται στη χημική συγγένεια του τιτανίου σε υψηλές θερμοκρασίες, με κράματα βάσης νικελίου-και κεραμικών να βρίσκουν εφαρμογή όπου ο χάλυβας εργαλείων είναι ανεπαρκής.
Οι αλληλουχίες θερμομηχανικής επεξεργασίας συνδυάζουν ελεγχόμενη παραμόρφωση με θερμική επεξεργασία για την επίτευξη προσαρμοσμένων μικροδομών. Για τα κράματα άλφα-βήτα, αυτό συνήθως περιλαμβάνει εργασία σε υψηλές-θερμοκρασίες για τη διάσπαση της χυτής δομής, ακολουθούμενη από εργασία σε χαμηλότερη-θερμοκρασία για τη βελτίωση της μορφολογίας άλφα και ολοκλήρωση με ανόπτηση ή επεξεργασία διαλύματος και γήρανση.
9. Ποιοτικός Έλεγχος και Επιθεώρηση
Κατά τη διαδικασία-η επιθεώρηση των εξαρτημάτων από κράμα τιτανίου δίνει έμφαση στην επαλήθευση της ακεραιότητας της επιφάνειας. Η οπτική επιθεώρηση εντοπίζει αποχρωματισμό που υποδεικνύει ατμοσφαιρική μόλυνση κατά τη θερμική επεξεργασία. Η επιθεώρηση διεισδυτικού χρώματος ανιχνεύει ελαττώματα επιφανείας-από τη μηχανική κατεργασία, τη λείανση ή τη θερμική επεξεργασία. Η επιθεώρηση με υπερήχους επαληθεύει την εσωτερική ευρωστία, με κριτήρια αποδοχής που αναφέρονται σε πρότυπα επίπεδης-κάτω οπής.
Η δοκιμή μικρο-σκληρότητας επιβεβαιώνει την πλήρη αφαίρεση θήκης άλφα, με τη σκληρότητα της επιφάνειας να μην υπερβαίνει το 110 τοις εκατό της σκληρότητας του πυρήνα για τις περισσότερες προδιαγραφές. Η μεταλλογραφική εξέταση επικυρώνει τον τύπο της μικροδομής, το μέγεθος των κόκκων και την απουσία ελαττωμάτων όπως βήτα κηλίδες ή συνεχές όριο άλφα κόκκων.
Οι μηχανικές δοκιμές περιλαμβάνουν δοκιμές εφελκυσμού σε θερμοκρασία δωματίου και υψηλές θερμοκρασίες, δοκιμές αντοχής σε θραύση για κρίσιμες εφαρμογές και δοκιμές κόπωσης όπου απαιτούν οι απαιτήσεις σχεδιασμού. Σε όλες τις δοκιμές πρέπει να χρησιμοποιούνται δείγματα κατεργασμένα από αντιπροσωπευτικές τοποθεσίες με κατάλληλη προετοιμασία της επιφάνειας για να αποφευχθούν φαινόμενα εγκοπής.
Η χημική ανάλυση επαληθεύει ότι τα ενδιάμεσα στοιχεία παραμένουν εντός των προδιαγραφών, ιδιαίτερα για τις ποιότητες ELI όπου τα όρια οξυγόνου, αζώτου και υδρογόνου είναι αυστηρά. Η ανάλυση υδρογόνου είναι ιδιαίτερα κρίσιμη, καθώς αυτό το στοιχείο μπορεί να αυξηθεί κατά την επεξεργασία μέσω μόλυνσης από την ατμόσφαιρα ή το ψυκτικό υγρό.
10. Θέματα ασφάλειας και περιβάλλοντος
Η επεξεργασία τιτανίου δημιουργεί αρκετούς κινδύνους για την ασφάλεια που απαιτούν συγκεκριμένους ελέγχους. Τα λεπτά σωματίδια τιτανίου, ιδιαίτερα εκείνα κάτω των 500 μικρομέτρων, είναι πυροφορικά και μπορούν να αναφλεγούν από σπινθήρες, στατικό ηλεκτρισμό ή μηχανική κρούση. Η σκόνη λείανσης, τα τσιπς μηχανικής κατεργασίας και η σκόνη από τις εργασίες κατασκευής προσθέτων πρέπει να συλλέγονται σε συστήματα αδρανούς ατμόσφαιρας ή με εξειδικευμένο εξοπλισμό κενού χρησιμοποιώντας αγώγιμους σωλήνες για την αποφυγή συσσώρευσης στατικών. Η καταστολή πυρκαγιάς απαιτεί ξηρή σκόνη κατηγορίας D, ξηρή άμμο ή πλημμύρα αργού. οι πυροσβεστήρες νερού, διοξειδίου του άνθρακα ή halon μπορούν να εντείνουν τις πυρκαγιές τιτανίου.
Το τετραχλωριούχο τιτάνιο και άλλες χλωριούχες ενώσεις που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή σπόγγων παρουσιάζουν αναπνευστικούς κινδύνους, αν και αυτοί είναι κυρίως ανησυχίες για τους πρωτογενείς παραγωγούς και όχι για τους κατασκευαστές συστατικών. Τα ψυκτικά μηχανουργικής κατεργασίας απαιτούν παρακολούθηση για βακτηριακή αποικοδόμηση που θα μπορούσε να δημιουργήσει υδρόθειο ή άλλες τοξικές ενώσεις.
Οι περιβαλλοντικοί κανονισμοί διέπουν την απόρριψη χρησιμοποιημένων διαλυμάτων τουρσί που περιέχουν υδροφθορικό οξύ, το οποίο απαιτεί εξουδετέρωση και καθίζηση φθορίου πριν από την απόρριψη. Η ανακύκλωση τσιπ μέσω της διαδικασίας επανατήξης τόξου κενού ανακτά πολύτιμο τιτάνιο μειώνοντας ταυτόχρονα τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις, αν και τα τσιπ πρέπει να διαχωρίζονται ανά κατηγορία κράματος και να καθαρίζονται από υγρά κοπής.
