Mga Padron na Titanium sa Panlalangitang Industriya

Ang panlalangitang transportasyon ay naging isang mahalagang bahagi na ng ating pang-araw-araw na buhay—maging sa pamamagitan ng logistics ng kargang panlalangit o sa pagbiyahe gamit ang eroplano. Kapag tiningnan natin ang langit at pinanood ang mga eroplanong dumadaan sa itaas, isang likas na tanong ang lumilitaw: anong mga materyales ang ginagamit sa paggawa ng mga eroplano na kayang magdala ng ganitong kalaking karga at gumana sa mataas na altitud?
Suriin natin ang mga materyales na nasa likod ng kahanga-hangang kakayahan na ito.

Pangkabuuan ng Titanium

Noong 1948, naabot ng DuPont ang matagumpay na pang-industriyang produksyon ng titanium na may anyo ng espongha gamit ang proseso ng pagbawas na may magnesium, na nagsisilbing isang malaking kamalayan sa kasaysayan ng mga materyales na titanium. Mula noon, ang mga alloy ng titanium ay malawakang ginagamit sa iba’t ibang industriya dahil sa kanilang napakadistingwang mga katangiang pisikal, kabilang ang mataas na tiyak na lakas, mahusay na paglaban sa korosyon, at superior na paglaban sa init .

Kapansin-pansin, ang titanium ay isang abundanteng elemento sa crust ng Daigdig, na nasa ika- siyam na posisyon sa kabuuang abundance , na malayo pa sa abundance ng karaniwang ginagamit na mga metal tulad ng tanso, pilak, at timbal. Malawak itong nakapamahagi sa maraming uri ng bato, lalo na sa buhangin at luwad, kung saan ang mga reserve nito ay lubhang malaki.

Mga Katangian ng Titanium

Ang titanium ay nagpapakita ng hanay ng mga exceptional na katangian, kabilang ang mataas na lakas, mataas na lakas sa init, mahusay na paglaban sa korosyon, napakagandang pagganap sa mababang temperatura, at malakas na aktibidad na kimikal .

Partikular na ang lakas ng titanium ay malinaw na mas mataas kaysa sa mga alloy ng aluminum, mga alloy ng magnesium, at ang mga bakal na may kalidad na anti-korosyon, kaya ito ay isa sa pinakamahusay na metal para sa istruktura. Ang mga alloy ng titanium ay nagpapakita rin ng napakahusay na pagganap sa mataas na temperatura, kung saan ang mga temperatura ng operasyon ay malaki ang pagkakaiba kaysa sa mga alloy ng aluminum, at maaari itong panatilihin ang mahabang panahong pagganap sa 450–500°C .

Bukod dito, ang titanium ay nagpapakita ng mahusay na paglaban laban sa mga acid, alkali, at korosyon dulot ng atmospera, lalo na sa paglaban laban sa korosyon dahil sa pitting at korosyon dulot ng stress at cracking sa mababang temperatura, ang mga alloy ng titanium tulad ng TA7 panatilihin ang magandang ductility at mekanikal na katangian, kahit sa mga temperatura na umaabot sa –253°C .

Gayunman, ang titanium ay nagpapakita ng mataas na reaktibidad sa kemikal sa mataas na temperatura at maaaring madaling makipagreaksyon sa mga gas tulad ng hydrogen at oxygen sa hangin, na bumubuo ng mga hardened na surface layer. Bukod pa rito, ang mga alloy ng titanium ay may relatibong mababang thermal conductivity—halos ¼ ng nikel, ⅕ ng bakal, at ¹⁄₁₄ ng aluminum —habang ang kanilang modulus ng kabaluktot ay humigit-kumulang kalahati ng bakal . Ang mga katangiang ito ang nagpapagawa sa titanium na hindi mapapalitan sa maraming aplikasyon sa advanced na engineering.

Klasipikasyon at mga Aplikasyon ng mga Aleheysyon ng Titanium

Ang mga aleheysyon ng titanium ay maaaring iklasipika batay sa kanilang mga aplikasyon bilang mga aleheysyon na tumutol sa init, mataas na lakas na aleheysyon, at mga aleheysyon na tumutol sa korosyon (tulad ng mga aleheysyon na Ti-Mo at Ti-Pd), mga aleheysyon para sa mababang temperatura , at mga espesyal na aleheysyon na may partikular na tungkulin , kabilang ang mga materyales na nag-iimbak ng hydrogen na gawa sa titanium at bakal at mga alloy na may memorya ng hugis na gawa sa titanium at nikel.

Kahit maikli pa ang kasaysayan ng paggamit ng mga alloy na titanium, ang kanilang napakagandang pagganap ay nagbigay sa kanila ng maraming karangalan, kabilang na rito ang titulo “metal ng kalawakan.” Ang pangalan na ito ay nagmula sa kanilang magaan na timbang, mataas na lakas, at mahusay na pagtutol sa mataas na temperatura, na ginagawang ideal na materyales para sa mga eroplano at sasakyang pangkalawakan.

Kasalukuyan, humigit-kumulang sa tatlong-kapat ng kabuuang produksyon ng titanium at mga alloy na titanium sa buong mundo ay ginagamit sa sektor ng aeroespasyo , kung saan maraming bahagi na dati ay gawa sa mga alloy na aluminum ay pinalitan na ng mga alloy na titanium.

Mga Aplikasyon sa Aviasyon

Ang mga alloy na titanium ay kritikal na materyales sa paggawa ng eroplano at makina. Malawak ang kanilang paggamit sa mga nabuo (forged) na bahagi ng fan, mga disk at bilauk ng compressor, mga kasingitan ng makina, at mga sistema ng pag-exhaust , gayundin ang mga bahagi ng istruktura tulad ng mga frame at mga bulkhead .

Sa mga aplikasyon sa aeroespasyo, ang mataas na tiyak na lakas, resistensya sa korosyon, at mabuting pagganap sa mababang temperatura ng mga alloy ng titanium ay ginagawa silang ideal para sa mga sisidlang presyon, mga tangke ng pampadulas, mga fastener, mga strap ng instrumento, mga istruktural na frame, at mga kabaong ng roket . Ang mga weldment na gawa sa sheet ng alloy ng titanium ay malawakang ginagamit sa mga artipisyal na satellite, mga lunar module, mga manned spacecraft, at mga space shuttle .

Noong 1950, ang Estados Unidos ang unang nag-aplay ng mga alloy ng titanium sa F-84 fighter-bomber , gamit ang mga ito para sa mga bahaging hindi nagsisilbing suporta ng beban tulad ng mga heat shield sa likod ng fuselage, mga air duct, at mga tail fairing. Simula noong 1960s, ang mga alloy ng titanium ay lumawak mula sa mga aplikasyon sa likod ng fuselage patungo sa gitnang bahagi ng fuselage, na pumalit nang bahagya sa istruktural na bakal sa mga bulkhead, mga beam, at mga flap track .

Sa dekada ng 1970, kasama ang pangkalahatang produksyon ng mga sibilyan na eroplano tulad ng Boeing 747 , ang paggamit ng titanium ay tumataas nang malaki. Ang Boeing 747 lamang ay gumamit ng higit sa 3,640 kg ng titanium , na kumakatawan sa humigit-kumulang 28% ng timbang ng istruktura ng eroplano . Ang mga alloy ng titanium ay ginamit din nang malawakan sa mga roket, satelayt, at spacecraft.

Mga Katangian sa Paggiling ng mga Alloy ng Titanium

Una, ang mga alloy ng titanium ay may relatibong mababang thermal conductivity—katumbas lamang ng humigit-kumulang isang-kapat ng bakal, isang-katringgo ng aluminum, at isang-kakadalawampu’t lima ng tanso sa panahon ng pagmamachine, ang pagkalat ng init at pagpapalamig ay kaya naman hindi epektibo, na nagreresulta sa mataas na temperatura na nakatuon sa lugar ng pagputol . Ito ay maaaring magdulot ng dehormasyon ng workpiece at pagbalik ng elastisidad nito, pagtaas ng torque ng pagputol, pabilisin ang pagsuot sa gilid ng tool, at malaki ang pagbawas sa buhay ng tool.

Pangalawa, dahil ang init ng pagputol ay nakatuon malapit sa gilid ng pagputol at hindi mabilis na nawawala, tumataas ang panlaban sa harap na ibabaw ng talim, kaya’t lalong nahihirapan ang pag-alis ng mga chip at lalo pang pinapabilis ang pagsuot ng kasangkapan.

Panghuli, sa mataas na temperatura, lumalaki nang malaki ang aktibidad na kimikal ng mga alloy ng titanium. Sila ay may tendensiyang makipag-reaksyon sa mga materyales ng tool, na nagreresulta sa adhesyon, diffusyon, at pagbuo ng built-up edge . Ang mga pangyayaring ito ay maaaring magdulot ng pagkakadikit ng tool, pagkasunog, o pagkabasag nito, na lubos na nakaaapekto sa kalidad at kahusayan ng pagmamachine.

Mga Kawastuhan ng Machining Centers

Ang mga sentro ng pagmamakinis ay maaaring magproseso ng maraming bahagi nang sabay-sabay, na nagpapabuti nang malaki sa kahusayan ng produksyon. Ang kanilang mataas na kumpiyansa sa presisyon ay nagsisiguro ng mahusay na pagkakapare-pareho ng produkto, at kasama ang mga function ng kompensasyon ng kagamitan, ang likas na kumpiyansa sa akuratong paggawa ng makina ay maaaring lubos na gamitin.

Ang mga sentro ng pagmamakinis ay nag-aalok din ng malakas na kakayahang umangkop at kahutukan , na madaling nakikitungo sa pagmamakinis ng arko, pagpapakinis ng gilid (chamfering), at mga transisyon ng bilog (fillet). Mas kahanga-hanga pa rito, sila ay sumusuporta sa maramihang operasyon na may iba't ibang tungkulin , kabilang ang pagpapakintab (milling), pagpapalit (drilling), pagpapalawak ng butas (boring), at pagpapasok ng ulo ng bulto (tapping)—lahat ito sa iisang makina.

Mula sa pananaw ng pagkontrol sa gastos, ang mga sentro ng pagmamakinis ay nagpapahintulot ng tumpak na pag-accounting ng gastos at pagpaplano ng produksyon, inaalis ang pangangailangan ng mga espesyal na fixture, binabawasan ang kabuuang gastos, at pinipisan ang mga siklo ng produksyon. Sila rin ay nakakabawas nang malaki sa pisikal na pagsisikap ng manggagawa at maaaring maisama nang maayos sa mga software ng CAM tulad ng UG (NX) upang maisagawa ang pagmamachine ng maraming axis.

Pagpili ng mga Kagamitang Pangputol at mga Pampalamig

Ang pagpili ng angkop na mga kagamitang pangputol at mga pampalamig ay mahalaga kapag ginagamitan ng machining ang mga alloy ng titanium. Ang mga materyales ng kagamitan ay dapat magpakita ng mataas na Kaligatan at Resistensya sa Pagpuputol upang matiyak ang epektibong pag-alis ng materyal. Ang pagpili ng coolant ay direktang nakaaapekto sa kalidad at kahusayan ng pagmamakinis—ang tamang coolant ay nababawasan ang panlaban at init ng pagputol, nagpapahaba ng buhay ng kasangkapan, at nagpapabuti ng katiyakan ng pagmamakinis.

1. Mga Kinakailangan sa Materyales ng Kagamitan

• Ang kahigpit ng kagamitan ay dapat nang malaki ang kinalaman sa kahigpit ng mga alloy ng titanium upang maging epektibo ang pagputol.
• Ang mga kagamitan ay dapat may sapat na lakas at katatagan upang tiisin ang mataas na torque at mga puwersa ng pagputol.
• Dahil sa mataas na katatagan ng mga alloy ng titanium, ang mga gilid ng pagputol ay dapat manatiling manipis; kaya, kinakailangan ang mahusay na paglaban sa pagsuot upang bawasan ang work hardening.

2. Pagpili ng Geometry ng End Mill

Dahil sa natatanging mga katangian ng machining ng mga alloy ng titanium, ang geometry ng end mill ay lubhang iba sa mga karaniwang kagamitan.
A mas maliit na anggulo ng helix (β) ay inirerekomenda upang mapataas ang dami ng flute, mapabuti ang pag-alis ng chips, at mapahusay ang pagkalat ng init.

3. Pagpili ng mga Parameter sa Paggupit

Kapag ginugupit ang mga alloy ng titanium, mas mababang bilis ng paggupit ang dapat gamitin, kasama ang angkop na mga bilis ng pagsuplay, makatuwirang lalim ng paggupit, at kontroladong mga allowance para sa finishing.

4. Pagpili at Aplikasyon ng Coolant

Dapat iwasan ang mga coolant na may chlorine upang maiwasan ang pagbuo ng nakakalason na mga sustansya at hydrogen embrittlement, gayundin upang bawasan ang panganib ng stress corrosion cracking sa mataas na temperatura.
Inirerekomenda ang paggamit ng sintetikong emulsyon na nababalot sa tubig o mga espesyal na nilagyang coolant na angkop para sa pagmamachine ng titanium alloy.