Laajuus ja vaatimukset titaanitangon pintakäsittelylle
Titaani- ja titaaniseostangoissa yhdistyvät korkea lujuus{0}}--painosuhde erinomaiseen korroosionkestävyyteen, minkä vuoksi ne on tarkoitettu ilmailu- ja avaruusalan kiinnittimille, kirurgisille implanteille, kemiallisten prosessien laitteistoille, laivakomponenteille ja korkealuokkaisille kuluttajatuotteille. Koneistetussa tai -valetussa pinnassa on kuitenkin edelleen ohut kontaminaatiokerros, hiova-kovettunut pinta ja näkyviä työkalujälkiä. Pinnan kiillotus poistaa kyseiset kerrokset ja tuottaa viimeistelyn, jota jälkitarkastuksessa todella mitataan, olipa vaatimus sitten koristeellinen kirkas pinta tai alhainen-karheus ennen anodisointia, nitrausta tai pinnoitusta.
Titaani käyttäytyy viimeistelyssä eri tavalla kuin ruostumaton teräs. Sen alhainen lämmönjohtavuus keskittää lämmön kosketuskohtaan, ja sen vahva affiniteetti happea ja typpeä kohtaan tarkoittaa, että ylikuumeneminen muodostaa kovan, hauraan pintakerroksen. Liian aikaisin huuhdeltu osa voi myös tummua, koska suojaava oksidikalvo muodostuu epätasaisesti. Alla olevat kolme reittiä kattavat teollisen alueen raskaasta massanpoistosta lopulliseen kirkkaaseen viimeistelyyn, ja tuotannossa niitä käytetään yleensä peräkkäin eikä erikseen.
Tapa 1 – Hienohionta hartsilla-sidottuilla hiomalaikoilla
Hienohionta on perinteinen ensimmäinen vaihe, joka suoritetaan tavallisesti hartsi{0}}sidottuilla hiomalaikoilla, joiden karkeus on asteittain hienompaa. Se tasoittaa pintaa, poistaa hilsettä, hitsausroiskeita ja valukalvoja sekä korjaa halkaisijaltaan pieniä epätasaisuuksia. Kohde on tasainen, tasainen pinta, jossa ei ole uurteita, eikä peilipinta.
Säädä lämpöä: raskas kosketuspaine nostaa pinnan lämpötilaa ja edistää hapen{0}}ottoa ja mikro{1}}halkeilua.
Älä koskaan oleskele yhdessä asennossa; paikallinen yli{0}}hionta tuottaa onteloita, joita myöhempi kiillotus ei voi piilottaa.
Astu alas karkeuskokojen, esimerkiksi 60, 120, 240 ja sitten 400, läpi ja käännä työskentelysuuntaa vaiheiden välillä, jotta jäljellä olevat naarmut jäävät näkyviin.
Puhdista ja poista purseet vaiheiden välillä, koska upotetut hankaavat hiukkaset saastuttavat seuraavan kiillotusvaiheen.
Viimeistele kevyillä, suurilla{0}}nopeuksilla viimeisellä karkeudella hitaan ja raskaan paineen sijaan.
Oikein suoritettu hiontasarja tankomassalle jättää tyypillisesti pinnan Ra 0,8–3,2 µm:n kaistalle, mikä on käytännöllinen lähtökohta seuraaville viimeistelytöille.
Tapa 2 – tynnyrin viimeistely (tynnyrin hionta)
Tynnyrin viimeistely sijoittaa työkappaleet, hankaavat aineet, veden ja yhdistelmälisäaineen pyörivään tai tärisevään tynnyriin. Materiaalin ja osien välinen suhteellinen liike hioo pintaa tasaisesti, mukaan lukien reunat ja syvennykset, joihin on vaikea päästä käsin.
Prosessilla on kolme tunnettua -etua: ei ilmassa olevaa pölyä, alhainen työvoimaintensiteetti ja vähäinen bulkkikuumennus, mikä sopii titaanille, koska se välttää paikallisen lämpötilan nousun kuivahionnassa. Kompromissit ovat hitaampi massan poisto, eräkäyttö ja reunan säde, joten kierteet, tiivistyspinnat ja kriittiset halkaisijat on suojattava jakson aikana.
Välineiden valinta määrää sekä tehokkuuden että lopullisen karheuden:
Karkeat, tiheät keraamiset tai alumiinioksidimateriaalit leikkaavat nopeimmin ja niitä käytetään kalkinpoistoon ja voimakkaaseen jäysteenpoistoon.
Keskilaadut tasapainottavat massanpoiston pinnanlaadun kanssa ja ovat tavallinen tuotannon kompromissi.
Hienot, kevyet materiaalit ja kiillotusaineet poistavat vain vähän materiaalia, mutta tarjoavat sileimmän pinnan ja kuuluvat viimeiseen vaiheeseen.
Koska prosessi on märkä ja lämpötilasäädelty{0}}, se on myös luotettava tapa valmistaa pieniä tankoja tai valukappaleita ennen kiillotusta.
Menetelmä 3 – Mekaaninen kiillotus ja prosessien vertailu
Mekaanisessa kiillotuksessa käytetään pehmeitä kangaspyöriä tai erilaatuisia harjoja, jotka on ladattu titaanille kehitetyllä kiillotuspastalla. Ennen kiillotusta epäpuhtauskerros ja hionta{1}}kovettuva kerros on poistettava kokonaan. Muutoin pyörä vain kiillottaa vaurioituneen pinnan eikä haluttua viimeistelyä koskaan saavuteta.
Suositeltu käytäntö on suuri nopeus kevyellä paineella, järjestelmällinen työskentely koko sauvan pituudella, jotta mikään paikka ei ole yli{0}}kiillotettu. Alumiinioksidi-pohjaisia tahnoja käytetään laajalti titaanissa, ja loppukäsittely hienommalla seoksella tuottaa kirkkaan, tasaisen ulkonäön. Yksi käsittelysääntö pätee kaikkiin märkiin-kiillotettuihin titaaniosiin: älä huuhtele sitä heti, koska pinnan oksidikalvon on muodostuttava ensin kokonaan ja tasaisesti, muuten osa värjäytyy.
| Menetelmä | Varaston poisto | Tyypillinen viimeistely | Lämmön syöttö | Soveltuu parhaiten |
|---|---|---|---|---|
| Hieno hionta | Korkea | Ra 0,8–3,2 µm | lokalisoitu; jäähdytystä tarvitaan | Kalkinpoisto, hitsaussidos, halkaisijan korjaus |
| Tynnyrin viimeistely | Matalasta keskikokoiseen | Ra 0,2–0,8 µm | Erittäin matala, märkä prosessi | Pienet tangot ja valukappaleet erissä, reunasäde |
| Mekaaninen kiillotus | Erittäin matala | Ra 0,05–0,2 µm | Matala, mutta pinta{0}}herkkä | Viimeinen kirkas viimeistely, esikäsittely ennen pinnoitusta |
Yllä olevat karheusarvot ovat tyypillisiä työpaja-alueita kolmelle prosessille. Todellinen tulos riippuu lejeeringistä, lähtöolosuhteista ja valitusta väliaineesta tai yhdisteestä, joten mitattu perusviiva on aina otettava ennen viimeistelymäärittelyn vahvistamista.
Prosessin ohjaus ja yleiset viat
Materiaalitunnistus tukee myös prosessin ohjausta. Kaupallisesti puhdas titaanitanko yleiseen suunnitteluun toimitetaan tavallisesti ASTM B348:lle, kun taas kirurgisiin implantteihin tarkoitettu seostamaton titaani kuuluu ASTM F67:n piiriin, ja nämä laatuluokat reagoivat eri tavalla hiomaviimeistelyyn erilaisten kovuus- ja epäpuhtausrajojen vuoksi.
Ylikuumeneminen:sininen tai oljenvärjäytyminen viittaa liialliseen lämpötilaan, ja vahingoittunut kerros on poistettava mieluummin kuin kiillotettava.
Raudan saastuminen:terästyökaluista tai materiaaleista poimittu rauta aiheuttaa ruostevärjäytymistä, joten erityisiä titaanityökaluja suositellaan.
Upotettu media:Pintaan jäänyt hankausaine näkyy tummina pilkuina viimeisen kiillotuksen jälkeen.
Epätasainen oksidikalvo:ennenaikainen pesu märkäkiillotuksen jälkeen jättää pilkullisen, tummennetun pinnan.
Jäljellä olevat naarmut:yleensä johtuu karkeusaskeleen väliin jäämisestä tai työskentelysuunnan vaihtamisesta liian myöhään järjestyksessä.
Todentaminen tapahtuu tavallisesti silmämääräisellä tarkastuksella säädetyssä valaistuksessa sekä karheuden mittauksella sovitulla näytteenottotaajuudella ja toistamalla mittaus mistä tahansa alueesta, jossa näkyy värimuutoksia tai rakennemuutoksia.
FAQ
K: Mitä kiillotusmenetelmää tulisi käyttää ensin titaanitaukoon?
Hienohionta tulee ensin, pinnan tasoittamiseksi ja hilseilyn, vaurioiden ja valuvan ihon poistamiseksi; tynnyrin viimeistely tai mekaaninen kiillotus jalostaa sitten pintaa vaadittuun karheuteen.
K: Miksi kiillotettu titaaniosa tummuu joskus?
Märkä-kiillotettu titaani on jätettävä, kunnes pintaoksidikalvo muodostuu kokonaan ennen pesua. Huuhtelu katkaisee kalvon välittömästi ja tuottaa tumman tai täplän pinnan.
K: Voiko tynnyrin viimeistely korvata manuaalisen kiillotuksen?
Se voi korvata voimakkaan jäysteenpoiston ja kalkinpoiston ja tuottaa tasaisen satiinipinnan, mutta se ei saavuta korkeinta kiiltoa ja pyöristää teräviä reunoja, joten kriittiset mitat on peittävä.
K: Mikä karheus on realistista mekaanisen kiillotuksen jälkeen?
Hyvin{0}}käsitelty pinta saavuttaa yleensä noin Ra 0,05–0,2 µm. Aloitusehto on tärkeämpi kuin kiillotusaika, joten aikaisempi hiontavaihe määrää lopputuloksen.
K: Miksi jauhatuslämpötilaa on valvottava niin huolellisesti?
Titaanilla on alhainen lämmönjohtavuus, joten lämpö pysyy kosketuspisteessä ja edistää hapen ja typen{0}}ottoa. Syntynyt kova pintakerros on hauras ja se on hiottava pois, mikä kuluttaa materiaalia.
K: Muuttaako seoslaatu kiillotusprosessia?
Kyllä. Kaupallisesti puhtaat ASTM B348:n ja ASTM F67:n implanttilaadut ovat pehmeämpiä ja alttiimpia tahroille, kun taas seostetut lajikkeet vastustavat massanpoistoa voimakkaammin, joten väliainetta ja painetta on säädettävä vastaavasti.
