Mengapa Titanium Sangat Sulit Ditempa? - Berita

titaniumsulit untuk ditempa, terutama karena pada suhu tinggi ia "sangat reaktif, memiliki konduktivitas termal yang buruk, dan cenderung menempel pada cetakan", sehingga menghasilkan jendela pemrosesan yang sangat sempit.

1. Reaktivitas Kimia Sangat Tinggi pada Suhu Tinggi

Pada suhu di atas 600 derajat, titanium menyerap hidrogen, oksigen, dan nitrogen dengan kuat, membentuk "-kotak" yang keras dan rapuh (lapisan kontaminasi yang diperkaya oksigen), yang menyebabkan retaknya permukaan pada tempa dan mengurangi plastisitas. Semakin tinggi suhunya, semakin cepat penyerapan gas; oleh karena itu, pengoperasian harus dilakukan di bawah atmosfer pelindung atau dengan lapisan, dan waktu pemanasan harus dijaga agar tetap singkat.

2. Kisaran Suhu Tempa yang Sangat Sempit

Suhu transformasi fasa (titik transisi) titanium biasanya sekitar 900–1000 derajat (tergantung pada paduannya).

Melebihi titik transformasi dan memasuki wilayah penuh menyebabkan ukuran butir meningkat drastis, mengakibatkan penurunan tajam pada ketangguhan tempa.

Di bawah sekitar 700 derajat, ketahanan deformasi meroket, membuat material rentan terhadap retak.

Jendela tempa sebenarnya seringkali hanya 150–250 derajat, sedangkan untuk baja berkisar antara 400–600 derajat.

Jika suhu turun terlalu cepat selama pengoperasian, penempaan harus dikembalikan ke tungku; jika tidak, ia akan retak dengan satu pukulan.

3. Konduktivitas Termal yang Buruk dan Ketidakhomogenan Suhu

Konduktivitas termal Titanium kira-kira 1/4 dari baja dan 1/15 dari aluminium. Selama penempaan:

Permukaan billet didinginkan dengan cepat saat bersentuhan dengan rongga cetakan, sedangkan intinya tetap panas.

Panas deformasi terkonsentrasi di inti, berpotensi menyebabkan panas berlebih dan terbakar secara lokal.

Perbedaan suhu yang besar antara interior dan eksterior → deformasi tidak merata → ketidakhomogenan mikrostruktur dan kecenderungan delaminasi

4. Ketahanan Deformasi Tinggi dan Sensitivitas terhadap Tingkat Regangan

Tegangan aliran{0}}suhu tinggi pada titanium sangat sensitif terhadap laju deformasi; resistensi selama penempaan palu (kecepatan tinggi) jauh lebih besar dibandingkan saat penempaan tekan (kecepatan rendah). Pada suhu yang sama, ketahanan deformasi paduan titanium adalah 2-3 kali lipat dari baja biasa, sehingga memerlukan peralatan dengan tonase lebih besar.

5. Koefisien gesekan yang tinggi dan kecenderungan menempel pada cetakan

Koefisien gesekan antara titanium dan cetakan baja mencapai 0,3–0,5 (dibandingkan dengan sekitar 0,1–0,2 untuk penempaan baja), dan pada suhu tinggi, terjadi ikatan difusi (menempel pada cetakan), yang menyebabkan keausan cetakan yang sangat cepat dan goresan permukaan pada tempa. Oleh karena itu, penggunaan pelumas yang sering dan kontrol suhu cetakan yang ketat sangat penting.

5. Koefisien Gesekan Tinggi dan Rawan Menempel pada Die

Koefisien gesekan antara titanium dan cetakan baja mencapai 0,3–0,5 (dibandingkan dengan sekitar 0,1–0,2 untuk cetakan baja), dan pada suhu tinggi, terjadi ikatan difusi (menempel pada cetakan), yang menyebabkan keausan cetakan yang sangat cepat dan goresan permukaan pada cetakan. Hal ini memerlukan penggunaan pelumas yang sering dan kontrol suhu cetakan yang ketat.

6. Modulus Elastisitas Rendah dan Springback Signifikan

Titanium memiliki modulus elastisitas sekitar 110 GPa (dibandingkan dengan sekitar 210 GPa untuk baja). Ini menunjukkan kemunduran yang signifikan setelah penempaan, membuat akurasi dimensi sulit dikendalikan; kompensasi tambahan diperlukan dalam desain cetakan.

Singkatnya, menempa titanium seperti berkendara dengan kecepatan tinggi di "jalan menuju kesempurnaan" yang sangat sempit: energi (tonase peralatan) harus tinggi, namun jalannya (kisaran suhu) sangat sempit; kendaraan (benda kerja) itu sendiri rentan terhadap retak, dan lingkungan sekitarnya (oksidasi, penyerapan hidrogen) penuh dengan kendala. Justru karena tuntutan persyaratan inilah yang menyebabkan hambatan teknis dalam memproduksi-tempa titanium berkualitas tinggi menjadi sangat tinggi, dan biayanya relatif mahal.

Titanium forgings Gr7 Titanium-Pd alloy Forged Ring factory