در حین عملیات برش و ماشینکاری، یکی از معمول ترین عیوب، سخت شدن کار است.
از آنجایی که Ti-6Al-4V در حین برش دچار تغییر شکل پلاستیکی شدید می شود، لایه سطحی بسیار سخت می شود، که سایش ابزار را تسریع می کند و باعث پارگی، خراشیدگی و خراش روی سطح ماشینکاری شده می شود. یکی دیگر از مسائل رایج دمای برش بالا ناشی از هدایت حرارتی پایین است. بیشتر گرمای تولید شده در حین ماشینکاری به جای اتلاف در قطعه کار یا تراشه، در ناحیه برش متمرکز می شود. این دمای بالا منجر به چسبندگی ابزار، سایش انتشار، و لبه های ساخته شده (BUE) می شود که منجر به زبری سطح ضعیف، انحراف ابعادی و حتی ریزترک می شود. علاوه بر این، به دلیل مدول الاستیک پایین آلیاژ تیتانیوم، برگشت فنر و ارتعاش به راحتی در هنگام تراشکاری یا فرز ایجاد میشود و باعث ناپایداری ابعادی، مخروطی شدن و ایجاد لکههای پچ پچ روی سطح میشود.
در فرآیندهای گرم کاری مانند آهنگری و نورد، عیوب ارتباط نزدیکی با کنترل دما و یکنواختی تغییر شکل دارند.
ترک خوردگی یک نقص مهم است، به ویژه در سطح یا لبه ها. شکنندگی مورد آلفا در دمای بالا، حرارت ناهموار، یا نرخ تغییر شکل بیش از حد میتواند منجر به ترکهای لبه، ترکهای سطحی یا ترکهای بین دانهای داخلی شود. یکی دیگر از عیب های معمولی تشکیل آلفا مورد است، یک لایه سخت و شکننده غنی شده با اکسیژن که وقتی آلیاژ در هوا بدون اتمسفر محافظ گرم می شود تولید می شود. این مورد آلفا شکل پذیری، عملکرد خستگی و مقاومت در برابر ضربه را کاهش می دهد. علاوه بر این، آهنگری نامناسب ممکن است منجر به ساختار دانه درشت شود که باعث کاهش استحکام و چقرمگی می شود. تغییر شکل ناهموار همچنین می تواند باعث اختلال در خطوط جریان شود که به طور قابل توجهی عمر خستگی را در اجزای ساختاری کلیدی کاهش می دهد.
در طول عملیات حرارتی، پارامترهای نامناسب می توانند باعث گرم شدن بیش از حد، افزایش سن یا تمرکز تنش پسماند شوند.
گرمای بیش از حد منجر به رشد غیرعادی دانه و ساختار شکننده می شود. افزایش سن در فرآیند STA استحکام و سختی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. سرمایش ناکافی یا گرمایش نامناسب باعث ایجاد تنش پسماند میشود که ممکن است منجر به تغییر شکل، تاب برداشتن یا حتی ترکخوردگی تاخیری پس از ماشینکاری شود. برای قطعات جوش داده شده، عملیات حرارتی نامناسب پس از جوشکاری به راحتی باعث ایجاد تنش و اعوجاج پسماند جوش می شود که بر پایداری ابعادی تأثیر می گذارد.
در فرآیند جوشکاری، عیوب رایج شامل تخلخل، همجوشی ناقص و ترک خوردگی جوش می باشد.
تیتانیوم میل شیمیایی بالایی برای اکسیژن، نیتروژن و هیدروژن در دماهای بالا دارد. اگر اتمسفر محافظ کافی نباشد، جذب گاز اتفاق می افتد که منجر به تخلخل و افزایش شکنندگی می شود. جذب هیدروژن به ویژه مضر است و ممکن است باعث تاخیر در ترک هیدروژن شود. علاوه بر این، گرمایش و سرد شدن سریع در حین جوشکاری تنش پسماند زیادی ایجاد میکند که منجر به اعوجاج جوش و ترک داغ میشود. ناحیه متاثر از جوش و حرارت اغلب سخت شدن و از دست دادن شکل پذیری را نشان می دهد که یکپارچگی ساختاری کلی را کاهش می دهد.
در طول ریخته گری، عیوب معمولی شامل حفره انقباض، تخلخل انقباض، آخال ها، و جداسازی است.
تیتانیوم دارای نقطه ذوب بالا و واکنش شیمیایی بالا است، بنابراین باید در خلاء یا فضای محافظ ذوب شود. دمای ریختن نامناسب و پر شدن قالب به راحتی منجر به انقباض و تخلخل می شود. اجزای غیر فلزی استحکام خستگی را به میزان قابل توجهی کاهش می دهند. جداسازی شیمیایی ممکن است باعث ریزساختار و عملکرد ناهموار شود.
به طور خلاصه، آلیاژ تیتانیوم درجه 5 به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی ذاتی خود، مستعد سخت شدن کار، گال شدن سطح، سایش ابزار در دمای بالا، مورد آلفا، ترک، تنش پسماند، تخلخل، و اعوجاج در حین پردازش است..
این عیوب را می توان با کنترل دقیق پارامترهای پردازش، استفاده از ابزارهای خاص، اعمال اتمسفرهای محافظ، بهینه سازی روش های گرمایش و سرمایش، و اجرای عملیات حرارتی معقول پس از پردازش، کاهش داد یا از آن اجتناب کرد. درک این عیوب رایج و مکانیسمهای تشکیل آنها برای بهبود نرخ صلاحیت محصول، اطمینان از عملکرد مکانیکی و افزایش عمر مفید در کاربردهای صنعتی ضروری است.
