سیم تیتانیوم

تیتانیوم یک فلز سفید نقره ای با خواص بسیار عالی است. به عنوان مثال، چگالی تیتانیوم 4.54 گرم بر سانتی متر مکعب است که 43 درصد سبک تر از فولاد است، اما استحکام مکانیکی آن مشابه فولاد است. و تیتانیوم در برابر دماهای بالا مقاوم است و دارای نقطه ذوب 1942K است که نزدیک به 500K بالاتر از فولاد است. در سال‌های اخیر، با تحقیقات مستمر در مورد تیتانیوم، محصولات ساخته شده برای تیتانیوم بیشتر و بیشتر در زندگی روزمره ما یافت می‌شود و سیم‌های تیتانیوم یکی از آنهاست.

انواع سیم تیتانیوم
با توجه به خواص مختلف تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم، سیم تیتانیوم با نیازهای مختلف را می توان تهیه کرد، به طور کلی به سیم تیتانیوم خالص، سیم آلیاژ تیتانیوم، سیم شیشه تیتانیوم خالص، سیم مستقیم تیتانیوم، سیم جوش تیتانیوم، سیم آویز تیتانیوم، سیم پیچ تیتانیوم تقسیم می شود. سیم، سیم روشن تیتانیوم، سیم تیتانیوم پزشکی، سیم آلیاژ تیتانیوم نیکل و غیره.

انواع مختلف سیم تیتانیومی کاربردهای متفاوتی دارند. به عنوان مثال، سیم شیشه تیتانیوم خالص عمدتاً برای ساخت نگهدارنده عینک، سیم آویز تیتانیوم برای آویز کردن وزن و سیم آلیاژ تیتانیوم نیکل معمولاً به عنوان ماده آلیاژ حافظه استفاده می شود.

کاربردهای سیم تیتانیوم
سیم تیتانیوم همچنین مزایای تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم را با یک سری ویژگی های عالی مانند مقاومت در برابر خوردگی خوب، استحکام ویژه بالا، غیر مغناطیسی، زیست سازگاری بالا، امپدانس کم در برابر امواج فراصوت و عملکرد حافظه خوب به ارث می برد.

از این رو، سیم‌های تیتانیوم و آلیاژ تیتانیوم در بسیاری از زمینه‌ها مانند صنایع نظامی، عینک، گوشواره، سرپوش، آویزهای آبکاری، سیم‌های جوشکاری، هوافضا، پتروشیمی، پزشکی و بهداشت، خودروسازی، ساخت و ساز و محصولات ورزشی و تفریحی کاربرد فراوانی دارند.

و در سالهای اخیر، به دلیل توسعه مداوم صنعت سیم تیتانیوم، تنوع سیم تیتانیوم به طور فزاینده ای متنوع شده است، که باعث می شود سیم تیتانیوم بیشتر و بیشتر در لوازم صنعتی با کارایی بالا و محصولات مصرفی استفاده شود.

در حال حاضر بیش از 80 درصد سیم‌های تیتانیوم و آلیاژ تیتانیوم به عنوان سیم‌های جوشکاری مانند جوش انواع تجهیزات تیتانیوم، لوله‌های جوشکاری، جوشکاری تعمیر دیسک‌های توربین و تیغه‌های موتورهای جت هواپیما و جوشکاری بدنه استفاده می‌شود.

سیم تیتانیوم به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی، به طور گسترده در صنایع شیمیایی، دارویی، کاغذسازی و سایر صنایع استفاده می شود. می توان آن را به توری برای فیلتر آب دریا، فیلتر آب تصفیه شده، فیلتر مواد شیمیایی و غیره تبدیل کرد.

سیم های تیتانیوم و آلیاژ تیتانیوم به دلیل عملکرد کلی خوب برای ساخت بست ها، اعضای باربر، فنرها و غیره نیز استفاده می شوند.

در صنعت پزشکی و بهداشتی به دلیل زیست سازگاری عالی از سیم های تیتانیوم و آلیاژ تیتانیوم برای ساخت وسایل پزشکی، تثبیت جمجمه و غیره استفاده می شود.

برخی از سیم های آلیاژ تیتانیوم با عملکرد حافظه شکل، مانند سیم های آلیاژ تیتانیوم نیکل، برای ساخت آنتن های ماهواره، پد های شانه ای برای لباس، سوتین های زنانه و فریم عینک استفاده می شوند.

در صنایع آبکاری و تصفیه آب از سیم های تیتانیوم و آلیاژ تیتانیوم برای ساخت الکترودهای مختلف استفاده می شود.

ساخت محصولات تیتانیوم به اشکال پیچیده برای بسیاری از سازندگان امری عادی است. این مغازه‌ها مدت‌ها پیش دریافتند که تیتانیوم یک ماده عجیب و غریب نیست که به تکنیک‌های ساخت پیچیده نیاز داشته باشد. این مقاله ایجاد جوش خوب و عملیات حرارتی موثر تیتانیوم را مورد بحث قرار خواهد داد.

تفاوت های مهم بین تیتانیوم و فولاد یا آلیاژهای پایه نیکل باید تشخیص داده شود. اینها هستند:
• چگالی کمتر تیتانیوم.
• مدول الاستیسیته کمتر تیتانیوم.
• نقطه ذوب بالاتر تیتانیوم.
• شکل پذیری کمتر تیتانیوم.
• تمایل تیتانیوم به صفرا.
• حساسیت تیتانیوم نسبت به آلودگی در حین جوشکاری.

جبران این تفاوت‌ها به تیتانیوم اجازه می‌دهد تا با استفاده از تکنیک‌هایی مشابه تکنیک‌های فولاد ضد زنگ یا آلیاژهای مبتنی بر نیکل ساخته شود. این مقاله به عملیات رایج مورد استفاده در ساخت تیتانیوم می پردازد.

محل کار انکر
ساخت تیتانیوم نیازمند توجه به پاکیزگی است. غیر معمول نیست که مغازه‌هایی که چندین فلز را سرو می‌کنند، منطقه‌ای را جدا می‌کنند تا از آن به‌ویژه برای تیتانیوم استفاده شود. منطقه ای که برای تیتانیوم در نظر گرفته شده است باید عاری از جریان هوا، رطوبت، گرد و غبار، گریس و سایر آلاینده هایی باشد که ممکن است به داخل یا روی فلز راه پیدا کنند.

لنگر تیتانیوم جوش
تیتانیوم و اکثر آلیاژهای تیتانیوم با استفاده از چندین فرآیند جوشکاری به راحتی قابل جوش هستند. جوش هایی که در شرایط جوشکاری به درستی ساخته شده اند، انعطاف پذیر هستند و در اکثر محیط ها به اندازه فلز پایه در برابر خوردگی مقاوم هستند. از سوی دیگر، جوش های بد ممکن است در مقایسه با فلز پایه، شکننده و کمتر در برابر خوردگی مقاوم باشند.

تکنیک ها و تجهیزات مورد استفاده در جوشکاری تیتانیوم مشابه موارد مورد نیاز برای سایر مواد با کارایی بالا مانند فولاد ضد زنگ یا آلیاژهای پایه نیکل است. با این حال، تیتانیوم نسبت به این مواد نیازمند توجه بیشتری به تمیزی و استفاده از محافظ گاز خنثی کمکی است. فلز جوش تیتانیوم مذاب باید کاملاً از آلودگی هوا محافظت شود. همچنین، مناطق تحت تأثیر حرارت داغ و سمت ریشه جوش تیتانیوم باید تا زمانی که دما به زیر 800 درجه فارنهایت (427 درجه) کاهش یابد، محافظت شود.

تیتانیوم به راحتی با هوا، رطوبت، گریس، کثیفی، مواد نسوز و بسیاری از فلزات دیگر واکنش نشان می دهد و ترکیبات شکننده ایجاد می کند. واکنش تیتانیوم با گازها و شارها، فرآیندهای جوشکاری رایج مانند جوشکاری گازی، قوس فلزی محافظ، قوس مغزی شار و جوشکاری زیر آب را نامناسب می کند. به همین ترتیب، جوشکاری تیتانیوم به اکثر فلزات غیرمشابه امکان پذیر نیست، زیرا تیتانیوم با اکثر فلزات دیگر ترکیبات شکننده ای تشکیل می دهد. با این حال، تیتانیوم را می توان به زیرکونیوم، تانتالیوم و نیوبیم جوش داد.

علیرغم اقدامات احتیاطی، بسیاری از سازندگان به طور معمول و اقتصادی تیتانیوم را جوش می‌دهند و جوش‌های نرم و انعطاف‌پذیر را با نرخ‌های قابل مقایسه با بسیاری دیگر از مواد با کارایی بالا می‌سازند. یکی از مزایای مهم جوشکاری گریدهای خالص تجاری تیتانیوم این است که بیش از 99 درصد تیتانیوم خالص هستند و هیچ نگرانی برای جداسازی وجود ندارد. همین امر در مورد سیم یا میله جوش در گریدهای خالص تجاری نیز صادق است.

فرآیندهای جوشکاری لنگر
تیتانیوم و آلیاژهای آن اغلب با فرآیندهای جوشکاری قوس تنگستن گاز (GTA یا TIG) و گاز قوس فلزی (GMA یا MIG) جوش داده می‌شوند. جوشکاری مقاومتی، قوس پلاسما، پرتو الکترونی و اصطکاکی نیز به میزان محدودی روی تیتانیوم استفاده می شود. همه این فرآیندها مزایایی را برای موقعیت های خاص ارائه می دهند. با این حال، بحث زیر در درجه اول به جوشکاری GTA و GMA مربوط می شود. بسیاری از اصول مورد بحث برای همه فرآیندها قابل اجرا هستند.

انواع جوشکاری: قوس تنگستن گازی (GTA) و قوس فلزی گازی (GMA)
فرآیند GTA را می توان برای ساخت اتصالات لب به لب بدون فلز پرکننده در ورق پایه تیتانیوم تا ضخامت حدود 1/{1}}اینچ استفاده کرد. مقاطع سنگین تر معمولاً نیاز به استفاده از فلز پرکننده و اتصالات شیاردار دارند. می توان از فرآیند جوشکاری GTA یا GMA استفاده کرد، اگرچه جوشکاری GMA برای مقاطع سنگین تر از حدود نیم اینچ اقتصادی تر است. اگر از فرآیند GTA استفاده می شود، باید مراقب بود که از تماس الکترود تنگستن با حوضچه مذاب جلوگیری شود و در نتیجه از برداشت تنگستن جلوگیری شود.

منبع تغذیه انکر
یک منبع تغذیه معمولی، متصل به قطب مستقیم DC (DCSP)، برای جوشکاری تیتانیوم GTA استفاده می شود. قطب معکوس (DCRP) برای جوشکاری تیتانیوم GMA استفاده می شود. یک کنتاکتور کنترل از راه دور اجازه می دهد تا قوس بدون برداشتن مشعل از فلز جوش خنک کننده شکسته شود و در نتیجه محافظ گاز بی اثر حفظ شود. کنترل جریان و کنتاکتور با پا، راه اندازی قوس با فرکانس بالا و تایمرهای گاز محافظ از دیگر ویژگی های مطلوب هستند.

تورچ لنگر جوش
برای جوشکاری تیتانیوم GTA، یک مشعل جوشکاری با آب خنک، مجهز به یک فنجان سرامیکی 3/4-اینچی و یک لنز گازی توصیه می‌شود. ممکن است یک فنجان یک اینچی برای جوشکاری GMA مورد نیاز باشد. الکترودهای تنگستن توریدار (معمولا 2% توریا) برای جوشکاری تیتانیوم GTA توصیه می شود. الکترودهای نوک تیز (انتها کانت شده) به کنترل ویژگی های قوس کمک می کنند. باید از الکترود با کمترین قطری که بتواند جریان مورد نیاز را حمل کند استفاده شود.

لنگر محافظ گاز بی اثر
برای جلوگیری از آلودگی هوا، باید برای جوشکاری تیتانیوم در هنگام خنک شدن تا حدود 800 درجه فارنهایت (427 درجه) و همچنین حوضچه جوش مذاب، محافظت شود. در حین جوشکاری GTA و GMA، گازهای محافظ آرگون یا هلیوم درجه جوشکاری با نقطه شبنم -50 درجه F (-46 درجه) یا کمتر برای ایجاد حفاظت لازم استفاده می‌شود. منابع گاز جداگانه برای موارد زیر مورد نیاز است:
• محافظ اولیه حوضچه جوش مذاب.
• محافظ ثانویه رسوبات جوش خنک کننده و مناطق متاثر از حرارت مرتبط.
• محافظت پشتیبان قسمت پشتی جوش و مناطق متاثر از حرارت مرتبط.