Stap 1: Verkrijg RachMmaterialen
Om een blanco titanium buis te maken, is de eerste stap het beschikken over gekwalificeerde grondstoffen. Titaan komt in de aardkorst vooral voor in de vorm van titaandioxide in mineralen als rutiel en ilmeniet. Door een reeks complexe chemische reacties, waarbij het erts voornamelijk wordt behandeld met chloor en koolstof, en vervolgens wordt gereageerd met metallisch magnesium, wordt uiteindelijk een poreus en los puur titanium zoals een spons verkregen, dat "sponstitanium" wordt genoemd. De naam is zeer beschrijvend omdat het uiterlijk en de textuur inderdaad lijken op een grijze metalen spons. Dit is de basis voor alle daaropvolgende bewerkingen, en de zuiverheid ervan bepaalt rechtstreeks de kwaliteit van de uiteindelijke buisplano. Nadat ze het sponstitanium hebben verkregen, zullen werknemers het in kleine stukjes van een bepaalde specificatie breken om zich voor te bereiden op de volgende stap van het smelten.
Stap 2: Smelten&GietenInaar Ingots
Los sponstitanium kan niet rechtstreeks tot buizen worden verwerkt. Het moet worden gesmolten tot een enkele, dichte metalen staaf. Vanwege de extreme reactiviteit van titanium bij hoge temperaturen reageert het krachtig met zuurstof, stikstof en andere gassen in de lucht. Daarom moet het smeltproces worden uitgevoerd in een vacuüm of onder bescherming van inerte gassen. De meest gebruikte industriële methode is "vacuüm verbruiksartikelen boogsmelten". Simpel gezegd worden sponstitanium en noodzakelijke legeringselementen (zoals aluminium en vanadium, gebruikt om de veelgebruikte TC4-titaniumlegering te produceren) in elektroden geperst. In een grote, vacuümgezogen, water-gekoelde koperen smeltkroes fungeren de elektroden als "kaarsen", waarbij ze door zelf-elektrificatie hoge- temperatuurbogen genereren om zichzelf te smelten. Het gesmolten titanium wordt vervolgens in een smeltkroes eronder gedropt om af te koelen en te stollen, waardoor de eerste titaniumstaaf wordt gevormd. Om een uniforme samenstelling te garanderen en aan de zuiverheidsnormen te voldoen, wordt dit proces doorgaans twee tot drie keer herhaald. De uiteindelijk verkregen cilindrische of vierkante titaniumstaaf is het "moedermateriaal" voor het maken van buisblokken.
Stap 3: Smeden& Doordringend
Met een massieve titanium staaf in de hand is de volgende stap het transformeren ervan in een holle buis. De titaniumstaaf heeft na het smelten grote korrels en een ongelijkmatige interne structuur. Het moet eerst worden vervalst. De staaf wordt verwarmd tot een geschikte temperatuur (meestal tussen 800 en 1000 graden), en vervolgens herhaaldelijk geschud en uitgetrokken met behulp van een hydraulische pers of smeedhamer van tien-duizend- ton. Dit proces lijkt op het kneden van deeg, dat de grote korrels kan afbreken, de microstructuur kan verfijnen en eventuele interne defecten kan verdichten, waardoor de mechanische eigenschappen van het titaniummateriaal aanzienlijk worden verbeterd. Na het smeden wordt een kleinere-, dichtere staaf verkregen. Dan komt de cruciale stap - piercing. De meest klassieke methode is 'cross rolling piercing', waarbij de verwarmde titanium staaf tussen twee tegengesteld-roterende rollen wordt gestuurd. De middellijnen van de rollen en de staaf hebben een hoek. Onder invloed van wrijving roteert en beweegt de staaf tegelijkertijd voort, en in het midden wordt hij onderworpen aan een sterke schuifspanning, waardoor hij wordt "gedwongen" om er een gat doorheen te prikken, waardoor een aanvankelijke holle buis ontstaat.
Stap 4: Precisierollen& Behandeling
De ruwe buizen die door het doorboren worden verkregen, zijn nog steeds behoorlijk grof, met een ongelijkmatige wanddikte en onnauwkeurige afmetingen. Verdere verwerking is vereist. Dit wordt doorgaans bereikt door middel van het "buiswalsproces", zoals het gebruik van een koudwalserij. Tijdens dit proces wordt de ruwe buis over een harde doorn geplaatst en door een speciaal gevormde gatrol gevoerd. Terwijl de walserij heen en weer beweegt, wordt de buis geleidelijk gerold, waardoor de wanddikte kleiner wordt, de diameter kleiner wordt en het oppervlak gladder wordt. De maatnauwkeurigheid is aanzienlijk verbeterd. Door meerdere passages van koudwalsen en tussentijdse warmtebehandeling (bekend als "gloeien", die tot doel heeft de verharding en spanning veroorzaakt door de verwerking te elimineren en de plasticiteit van het materiaal te herstellen), wordt uiteindelijk een titanium buisplano met nauwkeurige afmetingen en uitstekende prestaties verkregen. Ten slotte wordt de blanco buis rechtgetrokken, worden de uiteinden afgesneden, wordt het oppervlak gereinigd (zoals zuurwassen om oxideaanslag te verwijderen) en worden niet-destructieve tests uitgevoerd om er zeker van te zijn dat er geen interne of oppervlaktedefecten zijn. Op deze manier wordt een gekwalificeerde titanium buis geproduceerd, die wordt gebruikt voor de vervaardiging van verschillende precisie-titaniumbuizen die nodig zijn in de lucht- en ruimtevaart, chemische, medische en andere gebieden.
