سیم تیتانیوم در 1668 C: نقطه ذوب در مقابل سرویس

سیم تیتانیوم در دمای 1668 درجه سانتیگراد: نقطه ذوب در مقابل سرویس

یک برگه اطلاعات سیم تیتانیوم با نقطه ذوب 1668 درجه سانتیگراد شروع می شود و خریداران منطقاً آن را به عنوان یک رقم مقاومت حرارتی می خوانند. اینطور نیست. بین نقطه ذوب و دمایی که سیم در هوا می تواند واقعاً کار کند، شکافی بیش از هزار درجه وجود دارد و این شکاف با اکسیداسیون پر می شود. این صفحه این دو عدد را جدا می کند، زیرا قطعه ای که بر اساس 1668 درجه سانتیگراد طراحی شده است در 600 درجه سانتیگراد از کار می افتد در حالی که قطعه ای که بر اساس حد واقعی سرویس طراحی شده است از کار نمی افتد.

نقطه ذوب یک عدد تولیدی است

1668 درجه سانتیگراد دمایی است که فلز به مایع تبدیل می شود. این برای ریخته گر، برای جوشکاری که باید انرژی کافی را به یک اتصال وارد کند، و برای هر کسی که کار لحیم کاری خلاء یا پرتو الکترونی انجام می دهد، مهم است. این تقریباً هیچ چیز به طراح در مورد سرویس نمی گوید، زیرا مدت ها قبل از آن دما، سطح آن با هر اتمسفری که آن را احاطه کرده است واکنش نشان داده است. نقطه جوش 3287 درجه سانتیگراد در همان دسته قرار دارد: خاصیت فلز، نه حد سیم.

حد واقعی در هوا اکسیداسیون است

تیتانیوم واکنش پذیر است. در دمای اتاق، اکسید تشکیل شده چند نانومتر ضخامت دارد و از فلز محافظت می کند، به همین دلیل تیتانیوم در برابر بسیاری از مواد شیمیایی مقاوم است. این اکسید را حرارت دهید و ضخیم تر می شود و بالاتر از حدود 600 درجه سانتیگراد، اکسیژن دیگر روی سطح باقی نمی ماند و شروع به نفوذ به داخل فلز می کند و لایه ای سخت و شکننده به نام آلفا کیس تشکیل می دهد. سیم شکل خود را حفظ می کند و انعطاف پذیری خود را از دست می دهد و شکست بعداً به صورت ترک در خم یا در نوک جوش ظاهر می شود.

برای سرویس مداوم در هوا، سیم تیتانیوم خالص تجاری معمولاً زیر حدود 300 درجه سانتیگراد نگه داشته می شود و بسیاری از مشخصات محافظه کارانه تر هستند. در خلاء یا در گاز بی اثر با خلوص بالا، حد صدها درجه افزایش می یابد، به همین دلیل است که یک فیکسچر کوره و یک المنت کوره حتی زمانی که از یک درجه ساخته شده اند، طراحی یکسانی ندارند. اتمسفر، نه فقط دما، پاسخ را تعیین می کند.

هدایت حرارتی پایین نحوه گرم شدن سیم را تغییر می دهد

هدایت حرارتی تیتانیوم 21.9 تا 23.9 وات بر متر کلوین است که تقریباً یک چهارم فولاد کربنی و کمتر از یک دهم مس است. گرمای وارد شده به سیم در همان محل باقی می ماند. در جوشکاری این مفید است، زیرا انرژی قوس در محل اتصال متمرکز می شود و به سمت سیم فرار نمی کند، و مفید نیست، زیرا همین تمرکز باعث ایجاد منطقه تحت تأثیر حرارت باریک و شیب حرارتی تند می شود که می تواند تنش پسماند را در مقطع نازک باقی بگذارد.

در سرویس، هدایت حرارتی پایین به این معنی است که سیم تیتانیومی که به عنوان بست یا تکیه گاه استفاده می شود، دما را به سرعت متعادل نمی کند، بنابراین قطعه ای که چرخه حرارتی را تجربه می کند، بین دو انتهای خود تاخیر خواهد داشت. جایی که سیم به جای استحکامش به دلیل مقاومت آن استفاده می شود، مقاومت ویژه 4.9 تا 5.1 میکرو اهم متر آن را یک مرتبه بالاتر از مس قرار می دهد که برای المنت های گرمایشی و سنجش مناسب است نه هدایت.

استحکام در دما، نه فقط در دمای اتاق

بلوک مشخصات در این صفحه استحکام تسلیم 800 تا 2000 مگاپاسکال را ذکر می کند. تیتانیوم خالص تجاری آنیل شده بسیار پایین تر از این است، با گرید 2 که از 345 مگاپاسکال کششی و تسلیم نزدیک به 275 مگاپاسکال مشخص شده است، و ارقام بالاتر متعلق به سیم کشیده شده سرد یا یک گرید آلیاژی است. همین بلوک گرمای ویژه 0.124 تا 0.132 کیلوژول بر کیلوگرم کلوین را ذکر می کند، در حالی که مقدار دمای اتاق برای تیتانیوم حدود 0.52 کیلوژول بر کیلوگرم کلوین است؛ رقم صفحه به نظر می رسد در واحدهای متفاوتی باشد. هر دو به همان شکلی که صفحه منبع آنها را حمل کرده است، نگه داشته می شوند و سفارش باید بر اساس گرید و استاندارد نوشته شود.

هر گریدی که انتخاب شود، استحکام مهم در دما کمتر از مقدار گواهی است. تیتانیوم با گرم شدن به تدریج نرم می شود و سیمی که بر اساس استحکام تسلیم دمای اتاق آن اندازه گیری شده است، قبل از شکستن در یک کاربرد داغ، خزش یا کشیدگی خواهد داشت. جایی که قطعه یک فنر یا بست بارگذاری شده در دمای بالاتر از حدود 250 درجه سانتیگراد است، طراحی باید از رقم استحکام داغ و یک ضریب خزش استفاده کند، نه فقط گواهی آسیاب.

جایی که سیم تیتانیوم جایگاه خود را در حرارت به دست می آورد

کاربردهایی که موفق هستند، آنهایی هستند که دمای متوسط را با خوردگی یا وزن ترکیب می کنند. تجهیزات فرآیند شیمیایی از سیم تیتانیوم برای بستن و پشتیبانی از مش در جایی که محیط فولاد ضد زنگ را از بین می برد، استفاده می کند. هوافضا از آن در مناطقی استفاده می کند که چند صد درجه را می بینند و به وزن کم نیاز دارند. کوره های خلاء و فیکسچرهای عملیات حرارتی از آن در داخل منطقه داغ که اکسیژنی برای واکنش وجود ندارد، استفاده می کنند. تجهیزات پزشکی و آزمایشگاهی از آن در جایی که سیم باید به طور مکرر تمیز و استریل شود، استفاده می کنند.

کاربردهایی که ناامید کننده هستند، آنهایی هستند که سیم تیتانیوم برهنه را در کوره هوایی بالاتر از 600 درجه سانتیگراد قرار می دهند و انتظار دارند مانند یک فلز نسوز رفتار کند. اینطور نخواهد بود. اگر آن سرویس مورد نیاز است، ماده سیم تیتانیوم نیست و پاسخ صادقانه این است که به جای تغییر تامین کننده، آلیاژ یا اتمسفر را تغییر دهید.

یادداشت های سفارش

گرید و شماره UNS، قطر و تلرانس، وضعیت، طول و وزن کویل، سطح و استاندارد با سطح گواهی آن را ذکر کنید. سپس وضعیت سرویس را بیان کنید: دما، اتمسفر، اینکه آیا سیم بارگذاری شده است و آیا چرخه دارد. سیمی که برای 300 درجه سانتیگراد در هوا سفارش داده شده است و سیمی که برای 600 درجه سانتیگراد در خلاء سفارش داده شده است می تواند از یک گرید و قطر یکسان باشد و همچنان به آنیل های متفاوت و محافظت سطحی متفاوت نیاز داشته باشد، و تنها راهی که آسیاب می داند این است که استعلام این را بگوید.