Proses Penggulungan Kawat Titanium: Bahan Baku, Aplikasi dan Teknologi Utama

Bahan Baku Bahan Baku Kawat Titanium

Produksi kawat titanium dimulai dengan batang kawat yang digulung atau ditempa, biasanya disuplai dalam bentuk gulungan atau batangan lurus. Bahan baku diambil dari titanium murni komersial dan dari berbagai paduan: Kelas 1 hingga Kelas 4 untuk tugas korosi dan pengelasan, Kelas 5 (Ti-6Al-4V) untuk pengencang dan kawat struktural, dan paduan beta atau hampir beta seperti Ti-15Mo dan Ti-15V-3Cr yang memerlukan kekuatan tinggi pada ukuran bagian kecil. Kawat titanium dan paduan titanium ditentukan berdasarkan ASTM B863, sedangkan bahan baku batangan dan billet mengikuti ASTM B348. Nilai kawat las diklasifikasikan berdasarkan AWS A5.16 sebagai seri ERTi, dan kawat implan berdasarkan ASTM F136 untuk Ti-6Al-4V versi ELI.

Rezim Pemanasan berdasarkan Jenis Fase

Jadwal suhu penggulungan dan penarikan ditentukan oleh susunan fasa paduan, karena suhu transformasi alfa-beta mengatur seberapa banyak pelunakan yang tersedia.

Waktu perendaman dihitung dari ketebalan bagian dan tidak diatur secara sembarangan, biasanya berdasarkan sekitar 1 hingga 1,5 menit per milimeter diameter. Suasana tungku harus dikontrol atau permukaannya harus dikondisikan setelahnya, karena titanium menyerap oksigen dan nitrogen di atas suhu sekitar 600 C dan membentuk wadah alfa yang keras dan rapuh yang harus dihilangkan dengan pengawetan atau pembersihan kerak mekanis sebelum proses selanjutnya.

Kecepatan Bergulir dan Desain Roll Pass

Kecepatan penggulungan untuk kawat titanium dan profil kecil umumnya berkisar antara 1 hingga 3 m/s. Kecepatan yang lebih tinggi akan meningkatkan hasil namun dibatasi oleh dua efek: pemanasan adiabatik pada gigitan gulungan, dan risiko robeknya permukaan pada material dengan konduktivitas termal rendah. Desain roll pass mengikuti ketahanan deformasi, penyebaran dan pemanjangan paduan tertentu. Untuk produk bervolume-tinggi, lintasan khusus titanium dirancang sedemikian rupa sehingga jadwal reduksi menjaga regangan per lintasan tetap rendah dan lintasan akhir tetap berada pada bidang fase yang diinginkan.

Menggambar, Annealing dan Pengkondisian Permukaan

Setelah penggulungan panas, kawat dihilangkan keraknya, dilapisi dengan pembawa pelumas dan ditarik dingin melalui cetakan karbida atau berlian hingga diameter akhir, dengan anil gas-inert atau vakum perantara untuk mengembalikan keuletan. Kontrol diameter pada tahap penyelesaian biasanya diatur pada plus atau minus 0,02 mm untuk kawat las, dan lebih ketat jika pengumpan kawat otomatis digunakan. Kelurusan, cetakan dan heliks, permukaan akhir dan kebebasan dari putaran dan jahitan diperiksa sebelum digulung. Kebersihan lebih penting bagi titanium dibandingkan kawat baja: kontaminasi besi yang tertanam menyebabkan korosi lokal dan merupakan penyebab umum penolakan.

Aplikasi berdasarkan Jenis Kawat

Kawat las ERTi murni komersial digunakan untuk sambungan tabung penukar panas-ke-tubesheet, fabrikasi pabrik kimia, dan saluran ruang angkasa. Kawat kelas 5 dimasukkan ke dalam pengencang, sekrup tulang medis, dan batang pengikat struktural. Paduan beta seperti Ti-15Mo berfungsi sebagai bahan pengambil dalam pompa ion vakum dan sebagai bahan pengisap dalam sistem vakum tinggi, sedangkan kawat Ti-15Ta digunakan untuk tugas vakum serupa. Kawat berdiameter kecil untuk elektroda, rangka kacamata, dan pegas presisi diambil dari tingkatan murni yang sifat mampu bentuk mendominasi.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Q:Standar apa yang mencakup kawat titanium?
A: ASTM B863 mencakup kawat titanium dan paduan titanium; AWS A5.16 mengklasifikasikan tingkatan kawat las ERTi, dan ASTM F136 berlaku untuk kawat ELI Ti-6Al-4V untuk implan bedah.

Q:Mengapa suhu penggulungan harus tetap di bawah beta transus untuk Ti-6Al-4V?
J: Penggulungan di atas transus menghasilkan butiran beta kasar yang tidak dapat dimurnikan pada lintasan selanjutnya. Hasilnya adalah keuletan dan ketangguhan yang lebih rendah, sehingga jadwal lintasan tetap berada dalam bidang alfa-beta.

Q:Bagaimana cara menghilangkan kontaminasi permukaan di antara lintasan?
A: Dengan pengawetan dalam penangas asam terkontrol atau dengan pembersihan kerak secara mekanis. Keduanya menghilangkan-kotak alfa yang diperkaya oksigen; membiarkannya di tempatnya menyebabkan retak pada gambar berikutnya.

Q:Berapa toleransi diameter yang normal untuk kawat las titanium?
A: Plus atau minus 0,02 mm adalah praktik umum untuk kawat las otomatis, diukur pada kumparan yang sudah jadi dan dibersihkan setelah anil akhir.

Q:Paduan apa yang digunakan untuk kawat pengambil vakum?
J: Kawat Ti-15Mo dan Ti-15Ta digunakan sebagai bahan pengambil dan pengisap pada pompa ion vakum dan peralatan vakum tinggi terkait.

Q:Apakah gambar mempengaruhi sifat mekanik?
J: Ya. Gambar dingin meningkatkan kekuatan tarik dan mengurangi perpanjangan; anil akhir digunakan untuk menyetel kondisi pengiriman, dan kawat temper-disuplai hanya bila kekuatan yang lebih tinggi ditentukan.