Prije razumijevanja procesa kovanja, potrebno je prvo razumjeti jedinstvena svojstva titanovih legura, koja određuju težinu i specifičnost njihova kovanja.
1. Visoka specifična čvrstoća (omjer čvrstoća/gustoća): Čvrstoća legura titana je bliska onoj određenih čelika, ali njihova gustoća iznosi samo 60% gustoće čelika, što je njihova najvažnija prednost.
2. Dobre performanse pri visokim-temperaturama: još uvijek može održati visoku čvrstoću na 400-550 stupnjeva C, dok će čvrstoća aluminijske legure naglo pasti iznad 200 stupnjeva.
3. Jaka otpornost na koroziju: Površina je sklona stvaranju gustog i stabilnog oksidnog filma, koji ima izvrsnu otpornost na koroziju u atmosferi, morskoj vodi i raznim kemijskim medijima.
4. Visoka kemijska aktivnost: Ovo je glavni izazov kovanja. Na visokim temperaturama (osobito iznad 800 stupnjeva C), titan reagira s kisikom, dušikom i vodikom u zraku.
Apsorpcija kisika: Stvaranje tvrde i lomljive oksidne opne (kućište) na površini može smanjiti čvrstoću zamora i žilavost dijelova.
Apsorpcija vodika: može uzrokovati vodikovu krtost, što dovodi do smanjenja plastičnosti materijala.
5. Loša toplinska vodljivost: Toplinska vodljivost titana je oko 1/5 od čelika i 1/15 od aluminija. To dovodi do velike temperaturne razlike između unutarnje i vanjske strane gredice tijekom zagrijavanja kovanja, što lako stvara toplinski stres; Tijekom deformacije kovanja, toplina se ne odvodi lako, što rezultira lokalnim pregrijavanjem koje se može koncentrirati u zoni deformacije i premašiti dopuštenu temperaturu kovanja.
6. Visoka otpornost na deformaciju i uzak raspon plastičnosti: Legure titana imaju veliku čvrstoću na sobnoj temperaturi i teško ih je deformirati. Njegovo kovanje mora se provoditi u određenom temperaturnom rasponu. Ako je temperatura previsoka, to će uzrokovati krupna zrna (lomljivost) ili pregorevanje. Ako je temperatura preniska, uzrokovat će naglo povećanje otpornosti na deformaciju i može doći do pucanja.
Kovanje legura titana obično slijedi sljedeće ključne korake:
1. Rezanje materijala
Obično se za rezanje koristi tračna pila ili tokarski stroj kako bi se osiguralo da je krajnja strana ravna, bez rubova i pukotina, kako bi se spriječilo širenje pukotina tijekom zagrijavanja i kovanja.
2. Grijanje
Ovo je najvažniji proces pripreme.
Temperatura zagrijavanja: strogo određena prema stupnju legure. Obično se kuje na 20-50 stupnjeva C ispod točke faznog prijelaza (T ) (u + zoni) ili iznad T (u zoni). Raspon temperature kovanja za uobičajeno korištene legure kao što je TC4 (Ti-6Al-4V) je približno 900-950 stupnjeva C.
3. Oprema za grijanje: Moraju se koristiti električne peći ili peći zaštićene plinom. Dajte prioritet preporuci peći s kontroliranom atmosferom ili vakuumskih peći kako biste smanjili onečišćenje plinom. Ako se koristi obična otporna peć, unutar peći treba održavati blago oksidirajuću atmosferu kako bi se izbjegla redukcijska atmosfera (kako bi se spriječilo hidrogeniranje).
4. Vrijeme zagrijavanja: određuje se prema veličini trupca, osiguravajući jednoliku temperaturu unutar i izvan trupca. Zbog slabe toplinske vodljivosti vrijeme zagrijavanja obično je dulje nego kod čelika.
