آیا اینکونل از تیتانیوم سخت تر است؟
اینکونل
Inconel نام تجاری مجموعه ای از آلیاژهای نیکل-کروم با دمای بالا است که توسط Specialty Metals تولید می شود. در برابر دماهای شدید بسیار مقاوم است و می تواند تقریباً 2،{3}} درجه فارنهایت (بسته به آلیاژ) را بدون از دست دادن مقاومت تحمل کند. در دماهای پایین نیز عملکرد خوبی دارد.
علاوه بر خواص دمایی شدید، Inconel دارای خواص مکانیکی عالی در دمای اتاق است. به عنوان مثال، Inconel 725 دارای استحکام کششی تا 180 ksi است که دو برابر استحکام فولاد سازه ای است. برخی از آلیاژهای اینکونل مانند اینکونل 718 در اثر رسوب سخت می شوند که استحکام آنها را بیشتر می کند. اینکونل همچنین در برابر خوردگی از جمله اکسیداسیون، سوراخ شدن، خوردگی شکاف و ترک خوردگی بسیار مقاوم است.
خواص اینکونل آن را به فلزی با ارزش برای استفاده در سخت ترین شرایط تبدیل می کند. با این حال، مانند اکثر سوپرآلیاژها، بسیار گرانتر از فلزات معمولی مانند فولاد، آلومینیوم و تیتانیوم است.
ماشینکاری اینکونل
استحکام Inconel آن را به یک ماده با ارزش برای استفاده در شرایط سخت تبدیل می کند، اما ماشینکاری آن را نیز دشوار می کند. در حین ماشینکاری بسیار سخت و مستعد سخت شدن است که می تواند به ابزارهای برش آسیب برساند و قطعه کار را تغییر شکل دهد.
اینکونل تنشزدا از طریق محلول پیش ماشینکاری به کاهش سختی سطح و محدود کردن سختی کار کمک میکند و در نتیجه تنش و سایش ابزار را کاهش میدهد. ابزارهای برش سرامیکی به دلیل توانایی آنها در برش های سریع و مداوم که سختی کار را به حداقل می رساند توصیه می شود. همچنین مهم است که از نوک زدن خودداری شود که باعث افزایش سختی کار می شود.
اینکونل جوش
اکثر آلیاژهای اینکونل به سختی جوش میشوند، زیرا جوشها به راحتی میشکنند. با این حال، برخی از آلیاژهای Inconel به گونه ای طراحی شده اند که قابل جوش باشند. اینها معمولاً TIG (گاز بی اثر تنگستن) جوش داده می شوند و از Inconel 625 (آسانترین آلیاژ Inconel برای جوشکاری) به عنوان فلز پرکننده استفاده می کنند. در حالی که جوشکاری TIG معمولاً نیازی به پرکننده ندارد، اما برای جوشکاری Inconel توصیه می شود زیرا جوش دادن دو قسمت بدون ترک بسیار دشوار است.
برنامه های Inconel
اینکونل به دلیل مقاومت شیمیایی و دمای بالا، برای انواع کاربردهای هوافضا، نفت و گاز و دریایی مناسب است. برخی از موارد استفاده رایج برای Inconel عبارتند از:
اگزوز موتور جت.
توربین.
رابط لوله اگزوز.
پشته شراره.
خط لوله گاز طبیعی
تیغه های ملخ دریایی.
بست های هوافضا و دریایی.
قطعات ماشین آلات سنگین.
اینکونل یک ماده ایده آل برای زمانی است که دماهای شدید و مقاومت در برابر خوردگی مورد نیاز است، به خصوص زمانی که دماهای بالا استحکام و مقاومت در برابر اکسیداسیون سایر فلزات را کاهش می دهد.
تیتانیوم
تیتانیوم یک فلز عنصری با نسبت استحکام به وزن بسیار بالا است که آن را برای کاربردهایی مانند اجزای ساختاری هوافضا که در آن کاهش وزن حیاتی است مفید است. تیتانیوم تقریباً به اندازه فولاد استحکام دارد اما فقط نصف وزن آن است. با این حال، این ویژگی ها دارای برچسب قیمت بالاتری نسبت به فلزات معمولی مانند آلومینیوم و فولاد هستند، اگرچه به طور کلی بسیار ارزان تر از اینکونل هستند.
تیتانیوم در دمای محیط با اکسیژن و آب واکنش نمی دهد. مانند Inconel، تیتانیوم یک لایه اکسید غیرفعال بر روی سطح خود تشکیل می دهد تا از مواد محافظت کند. این باعث می شود که تیتانیوم در برابر خوردگی بسیار مقاوم باشد، حتی در برابر اسیدهای قوی مانند اسید سولفوریک و هیدروکلریک نیز مقاوم است. علاوه بر این، تیتانیوم زیست سازگار و غیر سمی است و به آن اجازه می دهد در بسیاری از کاربردهای پزشکی استفاده شود.
تیتانیوم در دو درجه موجود است: تیتانیوم خالص تجاری و تیتانیوم آلیاژی. رایج ترین آلیاژ Ti 6Al-4V است که با آلومینیوم و وانادیوم آلیاژ می شود و حدود نیمی از کل تیتانیوم مورد استفاده در سراسر جهان را تشکیل می دهد. این و سایر آلیاژهای تیتانیوم به گونهای طراحی شدهاند که سختتر، قویتر و/یا آسانتر از تیتانیوم خالص ماشینکاری شوند. تیتانیوم خالص تجاری (CP) نرمتر و انعطاف پذیرتر از آلیاژهای تیتانیوم است، اما مقاومت در برابر خوردگی آن فوق العاده است.
پردازش تیتانیوم
خواصی که تیتانیوم را به فلز مفیدی تبدیل می کند، ماشین کاری آن را نیز دشوار می کند. تیتانیوم مانند اینکونل مستعد سخت شدن کار است. تیتانیوم CP هنگام ماشینکاری بسیار چسبناک است و براده های طولانی و پیوسته ای را تشکیل می دهد که با ابزارهای برش تداخل ایجاد می کند. این خاصیت همچنین آن را مستعد ساییدگی می کند. این را می توان با استفاده از مقدار زیادی مایع خنک کننده با فشار بالا کاهش داد تا تراشه ها در سریع ترین زمان ممکن حذف شوند و شیارهای ابزار تمیز نگه داشته شوند.
هنگام ماشینکاری آلیاژهای تیتانیوم، از برش های منقطع خودداری کنید و همیشه ابزار را در تماس با قطعه کار در حرکت نگه دارید. تماس بیش از حد می تواند باعث اصطکاک ابزار، تولید گرمای بیش از حد و منجر به سخت شدن کار شود. ماشینکاری با سرعت های پایین تر و نرخ های تغذیه بالاتر می تواند تولید گرما را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
در حالی که اینکونل بسیار سخت و سفت است، تیتانیوم انعطاف پذیرتر است، بنابراین قطعه کار به چسبندگی قوی و قوی ترین راه اندازی ماشین نیاز دارد. تیتانیوم و آلیاژهای آن بسیار الاستیک هستند، که میتواند باعث برگشت فنر و زنگ زدن در حین ماشینکاری شود و منجر به پوشش ضعیف سطح شود.
تیتانیوم جوش داده شده
جوشکاری تیتانیوم و آلیاژهای آن آسان است. تکنیک ها و تجهیزات برای جوشکاری تیتانیوم مشابه مواردی است که برای جوشکاری سایر فلزات با مشخصات بالا مانند فولاد ضد زنگ یا آلیاژهای مبتنی بر نیکل استفاده می شود. با این حال، تیتانیوم نسبت به فلزات دیگر به توجه بیشتری به تمیزی و حفاظت از گاز بی اثر نیاز دارد. آلودگی هوا می تواند جوش های تیتانیوم را از بین ببرد.
کاربردهای تیتانیوم
خواص مکانیکی تیتانیوم، به ویژه نسبت استحکام به وزن آن، در صنایع هوافضا و خودروسازی بسیار مفید است. Ti 6AL-4V تقریباً نیمی از آلیاژهای مورد استفاده در کاربردهای هوافضا را تشکیل می دهد. همچنین به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی و زیست سازگاری معمولاً در صنعت پزشکی استفاده می شود.
برخی از کاربردهای رایج تیتانیوم عبارتند از:
موتور و قاب هواپیما.
زره پوش.
کشتی نیروی دریایی.
فضاپیما
موشک
ارابه فرود
لوله اگزوز.
مفاصل مصنوعی.
سخت افزاری که برای تعمیر یا ترمیم استخوان ها استفاده می شود.
وسایل پزشکی قابل کاشت
تجهیزات ورزشی.
