|
| ชื่อแบรนด์: | LHTi |
| เลขรุ่น: | Titanium wire |
ลวดไทเทเนียมที่อุณหภูมิ 1668 C: จุดหลอมเหลวเทียบกับอายุการใช้งาน
เอกสารข้อมูลลวดไทเทเนียมเริ่มต้นด้วยจุดหลอมเหลวที่ 1668 C และผู้ซื้ออ่านค่านี้เป็นค่าความต้านทานความร้อนอย่างสมเหตุสมผล แต่มันไม่ใช่เช่นนั้น ระหว่างจุดหลอมเหลวและอุณหภูมิที่ลวดสามารถทำงานได้จริงในอากาศ มีช่องว่างมากกว่าหนึ่งพันองศา และช่องว่างนั้นเต็มไปด้วยการออกซิเดชัน หน้านี้แยกตัวเลขทั้งสองออกจากกัน เพราะชิ้นส่วนที่ออกแบบบน 1668 C จะล้มเหลวที่ 600 C ในขณะที่ชิ้นส่วนที่ออกแบบบนขีดจำกัดการใช้งานจริงจะไม่ล้มเหลว
จุดหลอมเหลวคือตัวเลขสำหรับการผลิต
1668 C คืออุณหภูมิที่โลหะกลายเป็นของเหลว มีความสำคัญต่อผู้หล่อ ผู้เชื่อมที่ต้องใช้พลังงานเพียงพอในข้อต่อ และสำหรับผู้ที่ทำงานการบราซิงแบบสุญญากาศหรืองานลำแสงอิเล็กตรอน มันแทบจะบอกอะไรนักออกแบบไม่ได้เกี่ยวกับการใช้งาน เพราะก่อนถึงอุณหภูมินั้นนานแล้ว พื้นผิวได้ทำปฏิกิริยากับบรรยากาศที่ล้อมรอบแล้ว จุดเดือดที่ 3287 C ก็อยู่ในหมวดหมู่เดียวกัน: คุณสมบัติของโลหะ ไม่ใช่ขีดจำกัดสำหรับลวด
ขีดจำกัดที่แท้จริงในอากาศคือการออกซิเดชัน
ไทเทเนียมมีปฏิกิริยา ที่อุณหภูมิห้อง ออกไซด์ที่ก่อตัวขึ้นมีความหนาเพียงไม่กี่นาโนเมตรและปกป้องโลหะ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมไทเทเนียมจึงทนทานต่อสารเคมีหลายชนิด เมื่อให้ความร้อนแก่ออกไซด์นั้น มันจะเติบโต และเหนือกว่าประมาณ 600 C ออกซิเจนจะไม่คงอยู่บนพื้นผิวอีกต่อไป แต่จะเริ่มแพร่กระจายเข้าไปในเนื้อโลหะ ก่อตัวเป็นชั้นที่แข็งและเปราะที่เรียกว่า alpha case ลวดจะคงรูปไว้แต่สูญเสียความเหนียว และความล้มเหลวจะปรากฏขึ้นภายหลังเป็นรอยแตกที่การงอหรือที่ปลายรอยเชื่อม
สำหรับการใช้งานต่อเนื่องในอากาศ ลวดไทเทเนียมบริสุทธิ์เชิงพาณิชย์มักจะถูกจำกัดไว้ที่ประมาณ 300 C และข้อกำหนดหลายอย่างมีความเข้มงวดกว่า ในสุญญากาศหรือในก๊าซเฉื่อยที่มีความบริสุทธิ์สูง ขีดจำกัดจะสูงขึ้นหลายร้อยองศา ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมอุปกรณ์ยึดเตาหลอมและองค์ประกอบของเตาหลอมจึงไม่ได้ออกแบบเหมือนกัน แม้ว่าจะทำจากเกรดเดียวกันก็ตาม บรรยากาศ ไม่ใช่อุณหภูมิเพียงอย่างเดียว เป็นตัวกำหนดคำตอบ
| อุณหภูมิในอากาศ | สิ่งที่ลวดทำ | ผลกระทบต่อชิ้นส่วน | สิ่งที่ต้องทำเกี่ยวกับเรื่องนี้ |
|---|---|---|---|
| สูงถึงประมาณ 150 C | ไม่มีอะไรมองเห็น ออกไซด์ยังคงบาง | ไม่มีการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติ | การจัดการปกติ |
| 150 ถึง 300 C | ปรากฏสีฟางถึงสีฟ้า | แค่สวยงาม ยังคงแข็งแรง | ดองหรือยอมรับสี |
| 300 ถึง 450 C | ออกไซด์สีเทา ออกซิเจนเริ่มแพร่กระจาย | alpha case บาง ผิวแข็งขึ้น | ดองและตรวจสอบชั้นที่เปราะ |
| 450 ถึง 600 C | สะเก็ดหนา alpha case เติบโต | สูญเสียความเหนียวที่พื้นผิว | เครื่องจักรหรือดองเพื่อลอกคราบออก |
| 600 ถึง 800 C | สะเก็ดหนัก การเปราะจากออกซิเจน | ลวดอาจแตกเมื่อดัดงอ | บรรยากาศเฉื่อยหรือสุญญากาศเท่านั้น |
| สูงกว่า 882 C | อัลฟาเปลี่ยนเป็นเบต้า เม็ดเกรนเติบโต | ความแข็งแรงและความเหนียวเปลี่ยนแปลงไป | อบที่โรงงาน ไม่เคยใช้งานในอากาศ |
| 1668 C | หลอมเหลว | ตัวเลขบนเอกสารข้อมูล | ไม่ใช่ อุณหภูมิการใช้งาน |
การนำความร้อนต่ำเปลี่ยนวิธีการให้ความร้อนแก่ลวด
การนำความร้อนของไทเทเนียมอยู่ที่ 21.9 ถึง 23.9 W/m·K ซึ่งประมาณหนึ่งในสี่ของเหล็กกล้าคาร์บอน และน้อยกว่าหนึ่งในสิบของทองแดง ความร้อนที่ใส่เข้าไปในลวดจะคงอยู่ที่เดิม ในการเชื่อม สิ่งนี้มีประโยชน์ เพราะพลังงานอาร์คจะกระจุกตัวอยู่ที่ข้อต่อแทนที่จะไหลไปตามลวด และมันก็ไม่เป็นประโยชน์ เพราะการกระจุกตัวเดียวกันนี้ทำให้เกิดเขตที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนแคบและไล่ระดับความร้อนที่สูงชัน ซึ่งอาจทิ้งความเค้นตกค้างไว้ในส่วนที่บาง
ในการใช้งาน การนำความร้อนต่ำหมายความว่าลวดไทเทเนียมที่ใช้เป็นตัวผูกหรือตัวรองรับจะไม่ปรับอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว ดังนั้นชิ้นส่วนที่ได้รับวงจรความร้อนจะมีช่วงเวลาหน่วงระหว่างปลายทั้งสองข้าง ที่ที่ลวดถูกใช้เพื่อความต้านทานมากกว่าความแข็งแรง ความต้านทานไฟฟ้าที่ 4.9 ถึง 5.1 μΩ·m ทำให้มันสูงกว่าทองแดงหนึ่งอันดับ ซึ่งเหมาะสำหรับองค์ประกอบความร้อนและการตรวจจับมากกว่าการนำไฟฟ้า
ความแข็งแรงที่อุณหภูมิ ไม่ใช่แค่ที่อุณหภูมิห้อง
บล็อกข้อมูลจำเพาะในหน้านี้ระบุความแข็งแรงครากที่ 800 ถึง 2000 MPa ไทเทเนียมบริสุทธิ์ที่อบแล้วต่ำกว่านั้นมาก โดย Gr2 กำหนดไว้ที่แรงดึง 345 MPa และครากใกล้ 275 MPa และตัวเลขที่สูงกว่าเป็นของลวดดึงเย็นหรือเกรดอัลลอยด์ บล็อกเดียวกันนี้ระบุความร้อนจำเพาะที่ 0.124 ถึง 0.132 kJ/kg·K ในขณะที่ค่าอุณหภูมิห้องสำหรับไทเทเนียมอยู่ที่ประมาณ 0.52 kJ/kg·K; ตัวเลขในหน้าดูเหมือนจะอยู่ในหน่วยที่แตกต่างกัน ทั้งสองถูกเก็บไว้ตามที่หน้าต้นฉบับมี และควรสั่งซื้อตามเกรดและมาตรฐาน
ไม่ว่าจะเลือกเกรดใด ความแข็งแรงที่สำคัญที่อุณหภูมิจะต่ำกว่าค่าใบรับรอง ไทเทเนียมจะอ่อนตัวลงเรื่อยๆ เมื่ออุ่นขึ้น และลวดที่ปรับขนาดตามความแข็งแรงครากที่อุณหภูมิห้องจะคืบหรือยืดออกในการใช้งานที่ร้อนก่อนที่จะแตก ที่ที่ชิ้นส่วนเป็นสปริงหรือตัวผูกที่รับน้ำหนักสูงกว่าประมาณ 250 C การออกแบบควรใช้ค่าความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงและการเผื่อการคืบ ไม่ใช่แค่ใบรับรองจากโรงงานเท่านั้น
ที่ที่ลวดไทเทเนียมมีคุณค่าที่อุณหภูมิสูง
การใช้งานที่ได้ผลคือการใช้งานที่รวมอุณหภูมิปานกลางเข้ากับการกัดกร่อนหรือน้ำหนัก อุปกรณ์กระบวนการทางเคมีใช้ลวดไทเทเนียมสำหรับการผูกและการรองรับตาข่าย ที่ซึ่งสภาพแวดล้อมจะทำลายสแตนเลส อุตสาหกรรมการบินและอวกาศใช้ในบริเวณที่เห็นอุณหภูมิหลายร้อยองศาและต้องการน้ำหนักเบา เตาหลอมสุญญากาศและอุปกรณ์อบชุบใช้ภายในโซนร้อนที่ไม่มีออกซิเจนให้ทำปฏิกิริยาด้วย อุปกรณ์ทางการแพทย์และห้องปฏิบัติการใช้ที่ซึ่งลวดต้องทำความสะอาดและฆ่าเชื้อซ้ำๆ
การใช้งานที่น่าผิดหวังคือการใช้งานที่นำลวดไทเทเนียมเปลือยไปใส่ในเตาอบอากาศที่อุณหภูมิสูงกว่า 600 C และคาดหวังให้มันทำตัวเหมือนโลหะทนไฟ มันจะไม่ทำเช่นนั้น หากจำเป็นต้องมีการใช้งานดังกล่าว วัสดุนั้นไม่ใช่ลวดไทเทเนียมเลย และคำตอบที่ตรงไปตรงมาคือการเปลี่ยนอัลลอยด์หรือบรรยากาศ แทนที่จะเปลี่ยนซัพพลายเออร์
หมายเหตุการสั่งซื้อ
ระบุเกรดและหมายเลข UNS, เส้นผ่านศูนย์กลางและความคลาดเคลื่อน, สภาพ, ความยาวและน้ำหนักขด, พื้นผิว, และมาตรฐานพร้อมระดับใบรับรอง จากนั้นระบุเงื่อนไขการใช้งาน: อุณหภูมิ, บรรยากาศ, ว่าลวดมีภาระหรือไม่, และว่ามันหมุนเวียนหรือไม่ ลวดที่สั่งสำหรับ 300 C ในอากาศ และลวดที่สั่งสำหรับ 600 C ในสุญญากาศ อาจเป็นเกรดและเส้นผ่านศูนย์กลางเดียวกัน แต่ยังคงต้องการการอบที่แตกต่างกันและการป้องกันพื้นผิวที่แตกต่างกัน และวิธีเดียวที่โรงงานจะทราบคือหากการสอบถามระบุไว้
