Шаг 1: Получите RоуMматериалы
Чтобы изготовить заготовку из титановой трубки, первым делом необходимо найти качественное сырье. Титан в земной коре в основном существует в виде диоксида титана в таких минералах, как рутил и ильменит. Путем ряда сложных химических реакций, в основном обработки руды хлором и углеродом, а затем реакции с металлическим магнием, наконец получается пористый и рыхлый чистый титан, подобный губке, который называется «губчатым титаном». Его название очень информативно, поскольку его внешний вид и текстура действительно напоминают серую металлическую губку. Это основа всей последующей обработки, а ее чистота напрямую определяет качество конечной тубусной заготовки. После получения губчатого титана рабочие разбивают его на мелкие кусочки определенной спецификации, чтобы подготовиться к следующему этапу плавки.
Шаг 2: Плавление&КастингIнто слитки
Рыхлый губчатый титан не может быть переработан непосредственно в трубки. Его необходимо расплавить в единый плотный металлический слиток. Из-за чрезвычайной реакционной способности титана при высоких температурах он бурно реагирует с кислородом, азотом и другими газами воздуха. Поэтому процесс плавки необходимо проводить в вакууме или под защитой инертных газов. Наиболее распространенным промышленным методом является «вакуумная плавящаяся дуга». Проще говоря, губчатый титан и необходимые легирующие элементы (такие как алюминий и ванадий, используемые для производства широко используемого титанового сплава TC4) прессуются в электроды. В большом медном тигле с вакуумным-водяным охлаждением электроды действуют как "свечи", генерируя высоко-дуги за счет само-электризации, плавясь сами по себе. Затем расплавленный титан опускают в тигель, расположенный внизу, чтобы он остыл и затвердел, образуя первый титановый слиток. Чтобы обеспечить однородность состава и соответствие стандартам чистоты, этот процесс обычно повторяют два-три раза. Полученный окончательный цилиндрический или квадратный титановый слиток является «исходным материалом» для изготовления трубных заготовок.
Шаг 3: Ковка& Пирсинг
Имея в руках твердый титановый слиток, следующий шаг — превратить его в полую трубчатую заготовку. Титановый слиток после плавки имеет крупные зерна и неровную внутреннюю структуру. Его сначала нужно выковать. Слиток нагревается до соответствующей температуры (обычно от 800 до 1000 градусов), а затем неоднократно осаживается и вытягивается с помощью гидравлического пресса мощностью десять-тысяч-тонн или ковочного молота. Этот процесс подобен замешиванию теста, которое позволяет разбить крупные зерна, улучшить микроструктуру и уплотнить возможные внутренние дефекты, значительно улучшая механические свойства титанового материала. После ковки получается более плотный брусок меньшего-размера. Затем наступает решающий этап - пирсинг. Самым классическим методом является «прошивка поперечной прокаткой», при которой нагретый титановый стержень пропускается между двумя валками, вращающимися в противоположных направлениях. Осевые линии валков и стержня имеют угол. Под действием трения стержень одновременно вращается и продвигается вперед, а в центре он подвергается сильному сдвиговому напряжению, таким образом «вынуждаясь» пробить в нем отверстие, образуя исходную полую трубку.
Шаг 4: Прецизионная прокатка& Уход
Необработанные трубы, полученные прошивкой, еще довольно грубые, с неравномерной толщиной стенок и неточными размерами. Требуется дальнейшая обработка. Обычно это достигается с помощью процесса «прокатки труб», например, с использованием стана холодной прокатки. Во время этого процесса необработанную трубу помещают на твердую оправку и пропускают через ролик с отверстиями специальной формы-. По мере движения прокатного стана вперед и назад труба постепенно раскатывается, уменьшая толщину стенок, уменьшая диаметр и сглаживая поверхность. Точность размеров значительно повышается. Посредством нескольких проходов холодной прокатки и промежуточной термообработки (известной как «отжиг», целью которой является устранение закалки и напряжений, вызванных обработкой, и восстановление пластичности материала) наконец получается титановая трубчатая заготовка с точными размерами и превосходными характеристиками. Наконец, заготовку трубы выпрямляют, концы обрезают, поверхность очищают (например, промывают кислотой для удаления оксидной окалины) и проводят не-неразрушающий контроль, чтобы убедиться в отсутствии внутренних или поверхностных дефектов. Таким образом, получается качественная заготовка из титановой трубы, которая используется для изготовления различных прецизионных титановых труб, необходимых в аэрокосмической, химической, медицинской и других областях.
