Bingkai Kacamata Paduan Titanium dan Titanium Murni: Kelas dan Pilihan

Mengapa Titanium Menjadi Bahan Acuan Kacamata Premium

Bingkai kacamata adalah produk struktural yang dipakai enam belas jam sehari, dan juga merupakan objek fesyen yang dinilai berdasarkan warna, ketipisan, dan berat. Peran ganda tersebut mendorong bahan rangka menuju tiga sifat sekaligus: kepadatan rendah, pemulihan elastis tinggi, dan kompatibilitas kulit. Titanium dan paduannya memenuhi ketiganya lebih baik daripada kebanyakan logam. Dengan kepadatan sekitar 4,51 g/cm³, berat titanium kira-kira 57% dari baja tahan karat dan perak nikel, dan lapisan pasif titanium dioksida spontannya terbentuk kembali dalam milidetik setelah tergores, menjaga korosi tetap terlokalisasi dan tidak terlihat.

Hasil praktisnya adalah bobot. Rakitan depan-dan-kuil titanium lengkap biasanya memiliki berat antara 8 g dan 12 g, sedangkan rangka serupa yang dibuat dari paduan logam dasar konvensional sering kali melebihi 18 g. Karena beban terkonsentrasi pada bantalan hidung dan belakang telinga, perbedaan itu langsung terasa.

Keluarga Kelas yang Digunakan dalam Bingkai

Pembuatan kacamata menggunakan dua kelompok: titanium murni komersial (CP) dan paduan titanium. Tabel di bawah mencantumkan nilai yang paling sering ditentukan, dengan sifat tarik minimum untuk produk anil pada kelompok spesifikasi ASTM B338 / ASTM B348.

Kelas 1 dan 2 merupakan bagian terbesar dari kacamata titanium. Kelas 4 muncul jika bagiannya sangat tipis, dan Kelas 5 digunakan untuk engsel, sekrup, dan sisipan struktural. Kelas 9, paduan dekat-alfa berdasarkan Ti-3Al-2.5V, menjadi bahan pegas "titanium beta" yang familiar saat didinginkan hingga tingkat tinggi dan digunakan dalam temper pegas.

Titanium Murni versus Paduan: Apa yang Sebenarnya Dibeli oleh Perancang

Titanium CP menawarkan modulus elastis sekitar 100 hingga 105 GPa, perpanjangan tarik 20% atau lebih dalam kondisi anil, dan sifat mampu bentuk yang sangat baik. Ini mudah ditekuk, pengelasan laser dapat diprediksi dan menerima interferensi warna anodisasi dengan baik. Keterbatasannya adalah kekenyalannya: candi CP yang dianil penuh akan berubah bentuk secara permanen karena beban berlebih.

Paduan kemampuan formabilitas perdagangan untuk kekuatan dan pemulihan elastis. Ti-6Al-4V mencapai kekuatan tarik minimum 895 MPa dengan modulus mendekati 114 GPa. Ti-3Al-2.5V, ketika ditarik dalam keadaan dingin hingga mengalami reduksi yang besar, menyimpan regangan elastis yang cukup untuk mengembalikan bentuk candi setelah tikungan 30 hingga 40 derajat, itulah sebabnya ia mendominasi desain engsel tanpa sekrup dan dapat dilipat. Yang menjadi trade-off adalah pengendalian proses: tingkat pengerjaan dingin dan anil perantara menentukan apakah suku cadang tersebut kenyal atau rapuh, sehingga pemasok kawat dan strip harus menyatakan riwayat reduksi dan perlakuan panas, bukan hanya kadarnya saja.

Kinerja Korosi, Kontak Kulit dan Alergi

Titanium bebas dari nikel-dan pelepasan nikel adalah masalah alergi yang dominan pada kacamata. Jika barang-yang melepaskan nikel termasuk dalam aturan kontak-kulit yang berkepanjangan, kepatuhan biasanya ditunjukkan dengan uji pelepasan EN 1811 dan simulasi keausan-dan-korosi EN 12472. Bingkai titanium berada jauh di bawah ambang batas tersebut karena film pasif secara kimiawi stabil dalam keringat, dan logam juga sama tahannya terhadap klorida, sehingga kolam renang dan udara pantai tidak menyerangnya.

Ada dua peringatan yang patut dikemukakan. Pertama, komponen memori-bentuk titanium-nikel mengandung kira-kira setengah massa nikel dan memerlukan penghalang yang efektif atau penilaian pelepasan-nikel. Kedua, kontaminasi besi yang berpindah dari perkakas, bahan abrasif atau senyawa pemoles menciptakan tempat di mana korosi tampak sebagai goresan atau lubang, meskipun logam dasarnya kokoh. Oleh karena itu, pembersihan di area penyelesaian akhir merupakan tindakan-pengendalian korosi, bukan tindakan kosmetik.

Catatan Pembentukan, Pengelasan dan Penyelesaian

Pengelasan.Pengelasan laser dan resistansi adalah rute penyambungan standar. Penyolderan lunak konvensional tidak dapat dilakukan pada titanium, dan pematrian memerlukan vakum atau atmosfer inert dengan kemurnian tinggi dengan bahan pengisi yang cocok; pelindung argon harus menutupi zona panas hingga turun di bawah sekitar 400 derajat.

Pembentukan.Bentuk titanium CP sangat dingin, namun pegas-kembali menuntut-pembengkokan dan, untuk radius yang sempit, menghilangkan tegangan menengah. Penghilangan stres biasanya dilakukan pada suhu sekitar 480 hingga 650 derajat dalam ruang hampa atau atmosfer inert, karena anil udara di atas sekitar 600 derajat menghasilkan kotak alfa yang diperkaya oksigen-yang harus dihilangkan dengan pengawetan atau penyelesaian mekanis.

Warna.Anodisasi membangun lapisan titanium dioksida yang ketebalannya mengontrol interferensi warna, sehingga warna tersebut merupakan bagian dari oksida, bukan lapisan yang dapat mengelupas. Kontrol ketebalan oksida adalah keseluruhan proses.

Tahan gores.CP titanium lebih lembut dari baja tahan karat. Penanganan jig, kain, dan kemasan harus bebas dari partikel abrasif yang keras, dan komponen titanium tidak boleh berbagi gelas dengan komponen baja.

permesinan.Titanium menggerogoti dan bekerja-mengeras di permukaan. Karbida geometri-positif yang tajam, kecepatan potong yang rendah, dan aliran cairan pendingin yang banyak menjaga tepian tetap utuh, dan perkakas tidak boleh berdiam di dalam potongan.

Kesalahan Spesifikasi Umum

Menentukan Ti-6Al-4V untuk rangka depan dimana Kelas 2 atau Kelas 4 melakukan tugas yang sama; paduan ini meningkatkan biaya dan upaya pembentukan tanpa manfaat bobot, karena kepadatannya hampir sama.

Dengan asumsi setiap bingkai "titanium" diberi temper-pegas. Kuil CP yang dianil ringan tetapi berubah bentuk, jadi tempernya harus ditentukan.

Menghilangkan batas interstisial untuk rangka yang dilas. Standar Kelas 2 memungkinkan oksigen hingga 0,25%, dan pengelasan di udara semakin memperkaya permukaan, sehingga dapat melemahkan bagian yang tipis.

Mengabaikan pengendalian kontaminasi besi pada jalur pemolesan, penggulingan, dan pengemasan.

Memperlakukan warna anodisasi sebagai pelapis dan menentukan-uji adhesi seperti cat yang tidak diterapkan pada lapisan oksida.

Pertanyaan Umum

T: Apakah titanium murni lebih ringan dari paduan titanium untuk desain rangka yang sama?
Tidak, dalam praktiknya perbedaannya dapat diabaikan. CP titanium memiliki kepadatan sekitar 4,51 g/cm³dan Ti-6Al-4V sekitar 4,43 g/cm³, spreadnya di bawah 2%. Namun, paduannya dapat dibuat lebih tipis dengan kekuatan yang sama, sehingga penghematan berat sebenarnya terlihat.

T: Apa yang membuat bingkai secara hukum menjadi "titanium beta"?
Istilah ini menjelaskan paduan titanium beta metastabil atau mendekati-beta dengan pemulihan elastis tinggi, paling sering Ti-3Al-2,5V dalam tempera pegas yang dikerjakan dengan sangat dingin. Ini adalah deskripsi material dan temper, bukan klaim pemasaran, dan pemasok harus dapat menyatakan riwayat reduksi dan anil.

T: Dapatkah rangka titanium diperbaiki jika pelipis patah?
Ya. Pengelasan laser dengan pelindung argon adalah jalur perbaikan normal dan memulihkan sebagian besar kekuatan sambungan. Penyolderan tidak cocok, dan pengelasan mengganggu warna anodisasi secara lokal, sehingga area sambungan biasanya harus dianodisasi ulang atau dipoles ulang.

T: Apakah bingkai titanium menyebabkan reaksi alergi?
Titanium dianggap sebagai salah satu logam yang paling tidak menyebabkan sensitisasi dan tidak mengandung nikel, sehingga reaksi jarang terjadi. Pengecualiannya adalah komponen dan bingkai memori berbentuk nikel-titanium-yang bantalan hidung atau pelapisnya mengandung nikel, itulah sebabnya pengujian rilis EN 1811 penting ketika suatu produk mengklaim kinerja hipoalergenik.

T: Bagaimana cara membersihkan kacamata titanium?
Air hangat dengan sabun netral yang lembut, diikuti dengan kain lembut sudah cukup. Pasta abrasif dan pembersih berbahan dasar klorida-menumpulkan permukaan dan memberi tekanan pada lapisan film pasif, dan wadah pembersih ultrasonik yang digunakan bersama komponen baja berisiko melekatnya partikel besi.

Q: Mengapa frame titanium terkadang meninggalkan bekas abu-abu di kulit?
Tanda tersebut biasanya disebabkan oleh senyawa pemoles atau serpihan oksida, bukan korosi titanium, dan hal ini biasa terjadi pada bagian yang baru jadi dan tidak dibersihkan dengan benar. Pembilasan menyeluruh setelah pemolesan dan penanganan dengan sarung tangan bersih akan menghilangkan masalah tersebut.