Là thành phần chính của bình áp lực-cao cấp, chất lượng sản xuất của đầu titan liên quan trực tiếp đến sự an toàn và độ tin cậy của thiết bị trong môi trường khắc nghiệt. Hợp kim titan được sử dụng rộng rãi trong hóa học, năng lượng, hàng không vũ trụ và các lĩnh vực khác do cường độ cao, mật độ thấp, khả năng chống ăn mòn tuyệt vời và hiệu suất nhiệt độ cao tốt, nhưng độ khó xử lý của nó cũng cao hơn đáng kể so với kim loại thông thường. Sau đây là phần giải thích có hệ thống về quy trình sản xuất và kiểm soát chất lượng của đầu titan dựa trên đặc tính của vật liệu hợp kim titan.
Đặc tính vật liệu hợp kim titan và thách thức xử lý
Hợp kim titan dễ gặp phải các vấn đề sau trong gia công:
Hoạt tính hóa học cao: dễ phản ứng với oxy, nitơ, hydro và các nguyên tố khác ở nhiệt độ cao, dẫn đến hiện tượng giòn;
Độ dẫn nhiệt kém: nhiệt dễ tập trung trong quá trình gia công, làm trầm trọng thêm tình trạng mài mòn dụng cụ và biến dạng vật liệu;
Mô đun đàn hồi thấp: độ bật lại lớn sau khi hình thành, khó kiểm soát độ chính xác kích thước;
Khả năng chống mài mòn kém: dễ bám dính vào khuôn, ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt.
Do đó, việc sản xuất đầu titan đòi hỏi các biện pháp xử lý đặc biệt cho các đặc điểm trên.
Quá trình đúc quay: tạo hình chính xác và kiểm soát quá trình
Nguyên tắc quy trình và khả năng thích ứng
Quá trình kéo sợi được mở rộng dần dần thông qua biến dạng điểm cục bộ, phù hợp với hợp kim titan, là vật liệu có khoảng biến dạng hẹp. So với quá trình dập tổng thể, kéo sợi có thể làm giảm ứng suất đột ngột và giảm nguy cơ nứt, đặc biệt phù hợp để sản xuất các đầu có kích thước nhỏ và vừa{1}}có hình dạng phức tạp.
Những điểm chính của kéo sợi hợp kim titan
Kéo sợi có kiểm soát nhiệt độ-: Kéo sợi nóng (300–500 độ ) thường được sử dụng để cải thiện độ dẻo của vật liệu và giảm vết nứt.
Khuôn và bôi trơn: Khuôn cần có độ cứng và khả năng chống mài mòn cao, bề mặt thường được mạ crom hoặc sơn phủ đặc biệt; Chất bôi trơn phải được làm từ chất bôi trơn gốc flo hoặc than chì-có độ ổn định nhiệt độ cao tốt để ngăn titan liên kết với khuôn;
Xử lý nhiệt trung gian: nên ủ (700–800 độ) giữa nhiều lần kéo sợi để loại bỏ hiện tượng cứng hóa và khôi phục độ dẻo;
Kết hợp tốc độ và bước tiến: Sử dụng tốc độ quay và tốc độ tiến dao thấp hơn để tránh hư hỏng mô do tích tụ nhiệt.
Quá trình hàn: đảm bảo tính toàn vẹn của mối hàn và hiệu suất mô
Lựa chọn phương pháp hàn
Nối đầu titan thường áp dụng:
Hàn khí trơ vonfram (GTAW): sử dụng cho các tấm mỏng và các mối hàn quan trọng;
Hàn hồ quang plasma (PAW): thích hợp cho các tấm vừa và nặng, có vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ;
Hàn chùm tia laze/điện tử: Được sử dụng trong các yêu cầu-có độ chính xác cao với độ biến dạng tối thiểu.
Kiểm soát quá trình hàn
Bảo vệ khí: phải sử dụng khí argon có độ tinh khiết cao- (Lớn hơn hoặc bằng 99,999%), đồng thời nắp lau và thiết bị bảo vệ mặt sau phải được thiết kế để ngăn chặn quá trình oxy hóa ở mặt sau của mối hàn;
Thông số quy trình: Kiểm soát chặt chẽ lượng nhiệt đầu vào để tránh tạo hạt thô hoặc hình thành các pha giòn;
Phối hợp vật liệu hàn: Chọn dây hàn đồng nhất với kim loại cơ bản hoặc có độ hở thấp như ERTi-5, ERTi-7, v.v.
Sau{0}}kiểm tra và xử lý nhiệt mối hàn
Ủ giảm ứng suất: thường được thực hiện ở nhiệt độ 500–600 độ để giảm ứng suất dư;
Giải pháp xử lý lão hóa: thích hợp cho hoặc + hợp kim titan để nâng cao độ bền và độ dẻo dai;
Kiểm tra không{0}}phá hủy: Kiểm tra bằng chụp ảnh bức xạ 100% (RT) hoặc kiểm tra siêu âm (UT), được bổ sung bằng kiểm tra thẩm thấu (PT) để đảm bảo rằng mối hàn không có khuyết tật.
Đúc khuôn: độ chính xác kích thước và kiểm soát chất lượng bề mặt
Xử lý mối hàn tấm
Kiểm soát chiều cao dư: chiều cao dư của mối hàn cần được làm phẳng để ngang bằng với kim loại cơ bản để tránh tập trung ứng suất và tắc nghẽn dòng chảy trong quá trình dập;
Vùng chuyển tiếp trơn tru: Phần chuyển tiếp giữa mối hàn và kim loại cơ bản phải trơn tru và độ dốc không được lớn hơn 1:4.
Thông số quá trình dập
Dập nguội: thích hợp cho các đầu có thành mỏng-nhưng chú ý đến khả năng bù bật;
Dập nóng: Nhiệt độ thông thường là 600–800 độ để giảm khả năng chống biến dạng, nhưng cần ngăn chặn sự hình thành cặn oxit;
Thiết kế khuôn: Xem xét khả năng phục hồi của hợp kim titan, kích thước khoang khuôn cần được điều chỉnh cho phù hợp.
Chất lượng bề mặt và cạnh
Xử lý lớp oxit: Sau khi ép nóng, tẩy hoặc phun cát cần được thực hiện để loại bỏ lớp oxit;
Xử lý cạnh: Góc xiên được gia công để tránh các vết nứt vi mô- do cắt nhiệt.
Toàn bộ quá trình hệ thống kiểm soát chất lượng
Kiểm tra nhà máy sản xuất vật liệu: kiểm tra chứng chỉ vật liệu, tiến hành phân tích quang phổ và kiểm tra lại-đặc tính cơ học;
Đánh giá và giám sát quy trình: mỗi quy trình cần phải vượt qua đánh giá và người kiểm tra theo dõi các quy trình chính trong suốt quy trình;
Dung sai kích thước và vị trí: quét 3D hoặc phát hiện mẫu về độ cong và đường viền;
Kiểm tra hiệu suất cuối cùng: bao gồm kiểm tra áp suất nước, kiểm tra độ kín khí và kiểm tra ăn mòn ứng suất (nếu có).
Đầu titan được sản xuất với sự kết hợp của-các phương pháp tiên tiến trong khoa học vật liệu, gia công nhựa và công nghệ hàn. Thông qua quá trình kéo sợi tinh chế, hàn bảo vệ khí trơ và dập có kiểm soát, kết hợp với việc kiểm soát chất lượng toàn bộ{2}}quy trình một cách nghiêm ngặt, đầu máy có thể được đảm bảo hoạt động ổn định trong thời gian dài trong các điều kiện khắc nghiệt như áp suất cao, ăn mòn và bức xạ. Trong tương lai, với việc áp dụng mô phỏng số, phát hiện thông minh và các công nghệ khác, việc sản xuất đầu titan sẽ phát triển hơn nữa theo hướng chính xác và số hóa.
