W wysokich temperaturach tytan ma skłonność do reagowania z pierwiastkami obecnymi w powietrzu, takimi jak O, H, N, oraz pierwiastkami zawartymi w materiałach osadzonych, takimi jak Si, Al, Mg. W wyniku tej reakcji na odlewie powstaje warstwa zanieczyszczeń powierzchniowych, pogarszająca jego właściwości. Może to skutkować zwiększoną twardością, zmniejszoną elastycznością i zwiększoną kruchością.
Ze względu na małą gęstość ciecz tytanowa ma małą bezwładność podczas przepływu, co prowadzi do słabej płynności i niskiej szybkości odlewania. Znaczna różnica temperatur (około 300 stopni) pomiędzy temperaturą odlewania a temperaturą formy powoduje szybkie chłodzenie podczas odlewania. Odlewając w środowisku ochronnym, odlewy tytanowe nieuchronnie wykazują defekty, takie jak pory na ich powierzchni i wnętrzu, znacząco wpływające na jakość odlewu.
W związku z tym obróbka powierzchni odlewów tytanowych jest bardziej krytyczna w porównaniu z innymi stopami. Ze względu na unikalne właściwości tytanu, takie jak niska przewodność cieplna, twardość powierzchni, niska elastyczność, wysoka lepkość, niska przewodność elektryczna i podatność na utlenianie, obróbka powierzchni stwarza znaczne wyzwania. Konwencjonalne metody obróbki powierzchni mogą nie zapewniać pożądanych efektów, co wymaga specjalnych metod przetwarzania i podejścia operacyjnego.
Metody czyszczenia
Piaskowanie
W przypadku odlewów tytanowych zazwyczaj preferowane jest gruboziarniste piaskowanie. Ciśnienie piaskowania jest zwykle kontrolowane poniżej 0,45 MPa. Nadmierne ciśnienie piaskowania może powodować intensywne iskry, gdy cząstki piasku uderzają w powierzchnię tytanu, co prowadzi do wzrostu temperatury i potencjalnej reakcji z powierzchnią tytanu, co powoduje wtórne zanieczyszczenie i wpływa na jakość powierzchni.
Mycie kwasem
Mycie kwasem pozwala szybko i całkowicie usunąć wierzchnią warstwę reakcyjną, nie wprowadzając na powierzchnię zanieczyszczeń z innych elementów.
Szlifowanie i polerowanie
Szlifowanie mechaniczne
Wysoka reaktywność chemiczna tytanu, niska przewodność cieplna i wysoka lepkość powodują niską wydajność szlifowania i cięcia podczas szlifowania mechanicznego. Zwykłe materiały ścierne nie nadają się do szlifowania i polerowania tytanu. Najlepiej używać materiałów superściernych o wysokiej przewodności cieplnej, takich jak diament. Prędkość linii polerskiej na ogół mieści się w zakresie od 900 do 1800 m/min, aby zapobiec przypaleniom spowodowanym szlifowaniem powierzchni i mikropęknięciom na powierzchniach tytanu.
Szlifowanie ultradźwiękowe
Wibracje ultradźwiękowe powodują względne
ruch pomiędzy ziarnami ściernymi a powierzchnią
polerowane lub szlifowane, ułatwiające szlifowanie i
proces polerowania.
Elektrochemiczne mechaniczne mielenie mieszanek
Metoda ta wykorzystuje przewodzące materiały ścierne wraz z przyłożeniem elektrolitu i napięcia pomiędzy materiałem ściernym a powierzchnią. Dzięki połączonemu działaniu mechanicznemu i elektrochemicznemu zmniejsza chropowatość powierzchni i zwiększa jej połysk.
Szlifowanie beczki
Wykorzystuje siłę odśrodkową generowaną przez obrót i obrót bębna mielącego, umożliwiając tarcie pomiędzy zawartością bębna a materiałami ściernymi w celu zmniejszenia chropowatości powierzchni. Ta metoda jest zautomatyzowana i wydajna, ale jedynie zmniejsza chropowatość powierzchni i nie poprawia jej połysku.
Polerowanie chemiczne
Osiąga poziomowanie i polerowanie poprzez reakcje utleniania i redukcji metali w środowisku chemicznym. Polerowanie chemiczne nie zależy od twardości metalu, polerowanej powierzchni ani kształtu konstrukcji. Nie wymaga skomplikowanego sprzętu i jest prosty w obsłudze.
