Pirms izprast kalšanas procesu, vispirms ir jāsaprot titāna sakausējumu unikālās īpašības, kas nosaka to kalšanas grūtības un specifiku.
1.Augsta īpatnējā izturība (stiprības/blīvuma attiecība): Titāna sakausējumu izturība ir tuvu noteiktu tēraudu stiprībai, taču to blīvums ir tikai 60% no tērauda blīvuma, kas ir to vissvarīgākā priekšrocība.
2. Laba veiktspēja augstā-temperatūra: tas joprojām var saglabāt augstu izturību 400–550 °C temperatūrā, savukārt alumīnija sakausējuma stiprība strauji samazināsies virs 200 grādiem.
3. Spēcīga izturība pret koroziju: virsma ir pakļauta blīvas un stabilas oksīda plēves veidošanai, kurai ir lieliska korozijas izturība pret atmosfēru, jūras ūdeni un dažādām ķīmiskām vidēm.
4. Augsta ķīmiskā aktivitāte: tas ir kalšanas galvenais izaicinājums. Augstā temperatūrā (īpaši virs 800 grādiem C) titāns reaģē ar skābekli, slāpekli un ūdeņradi gaisā.
Skābekļa absorbcija: cietas un trauslas oksīda apvalka (Case) veidošanās uz virsmas var samazināt detaļu noguruma izturību un stingrību.
Ūdeņraža absorbcija: var izraisīt ūdeņraža trauslumu, izraisot materiāla plastiskuma samazināšanos.
5. Slikta siltumvadītspēja: titāna siltumvadītspēja ir aptuveni 1/5 no tērauda un 1/15 no alumīnija. Tas noved pie lielas temperatūras starpības starp sagataves iekšpusi un ārpusi kalšanas karsēšanas laikā, kas viegli rada termisko spriegumu; Kalšanas deformācijas laikā siltums nav viegli izkliedēts, kā rezultātā notiek lokāla pārkaršana, kas var koncentrēties deformācijas zonā un pārsniegt pieļaujamo kalšanas temperatūru.
6. Augsta deformācijas izturība un šaurs plastiskuma diapazons: Titāna sakausējumiem ir augsta izturība istabas temperatūrā, un tos ir grūti deformēt. Tā kalšana jāveic noteiktā temperatūras diapazonā. Ja temperatūra ir pārāk augsta, tas izraisīs rupjus graudus (trauslumu) vai pārdegšanu. Ja temperatūra ir pārāk zema, tas izraisīs strauju deformācijas pretestības pieaugumu un var saplaisāt.
Titāna sakausējumu kalšana parasti notiek šādās galvenajās darbībās:
1. Materiālu griešana
Parasti griešanai izmanto lentzāģi vai virpu, lai nodrošinātu, ka gala virsma ir plakana, bez spraugām un plaisām, lai novērstu plaisu izplatīšanos karsēšanas un kalšanas laikā.
2. Apkure
Šis ir vissvarīgākais sagatavošanās process.
Sildīšanas temperatūra: stingri noteikta saskaņā ar sakausējuma pakāpi. Parasti tas tiek kalts 20-50 ° C temperatūrā zem fāzes pārejas punkta (T ) (+ zonā) vai virs T (zonā). Kalšanas temperatūras diapazons parasti lietotiem sakausējumiem, piemēram, TC4 (Ti-6Al-4V), ir aptuveni 900-950 grādi C.
3. Apkures iekārtas: jāizmanto elektriskās krāsnis vai ar gāzi aizsargātas krāsnis. Dodiet priekšroku kontrolētas atmosfēras krāsnīm vai vakuuma krāsnīm, lai samazinātu gāzes piesārņojumu. Ja tiek izmantota parastā pretestības krāsns, krāsns iekšpusē jāuztur nedaudz oksidējoša atmosfēra, lai izvairītos no reducējošās atmosfēras (lai novērstu hidrogenēšanu).
4. Sildīšanas laiks: nosaka atbilstoši sagataves izmēram, nodrošinot vienmērīgu temperatūru sagataves iekšpusē un ārpusē. Sliktās siltumvadītspējas dēļ sildīšanas laiks parasti ir ilgāks nekā tēraudam.
