Titaanisulamist ja puhtast titaanist prilliraamid: klassid ja valik

Miks sai titaanist esmaklassiliste prillide etalonmaterjal?

Prilliraam on struktuurne toode, mida kantakse kuusteist tundi päevas, samuti on see moeese, mida hinnatakse värvi, kõhnuse ja kaalu järgi. See kahekordne roll surub raami materjalid korraga kolme omaduse poole: madal tihedus, kõrge elastsuse taastumine ja nahaga ühilduvus. Titaan ja selle sulamid vastavad kõigile kolmele paremini kui enamik metalle. Tihedusega umbes 4,51 g/cm³, on titaan umbes 57% raskem kui roostevaba teras ja nikkelhõbe ning selle spontaanne titaandioksiidi passiivne kile uueneb mõne millisekundi jooksul pärast kriimustust, hoides korrosiooni lokaliseeritud ja nähtamatuna.

Praktiline tulemus on kaal. Täielik titaanist esi-ja-templikoost kaalub tavaliselt 8–12 g, samas kui võrreldavad tavapärastest mitte{5}}metallisulamitest valmistatud raamid ületavad sageli 18 g. Kuna koormus keskendub ninapatjadele ja kõrva taha, on see erinevus kohe tunda.

Raamides kasutatavad klassipered

Prillide tootmisel kasutatakse kahte perekonda: kaubanduslikult puhast (CP) titaani ja titaanisulameid. Allolevas tabelis on loetletud ASTM B338 / ASTM B348 spetsifikatsiooniperekonnas lõõmutatud toote minimaalsed tõmbeomadused kõige sagedamini määratud klassid.

1. ja 2. klassid moodustavad suurima osa titaanist prillidest. Hinne 4 kuvatakse seal, kus sektsioon on väga õhuke, ja klassi 5 kasutatakse hingede, kruvide ja konstruktsioonidetailide jaoks. Klass 9, peaaegu -alfa-sulam, mis põhineb Ti-3Al-2,5 V-l, muutub tuttavaks "beeta-titaanist" vedrumaterjaliks, kui see on külmal tasemel ja seda kasutatakse vedrukarastuse korral.

Puhas titaan versus sulam: mida disainer tegelikult ostab

CP-titaani elastsusmoodul on ligikaudu 100–105 GPa, lõõmutatud olekus on tõmbepikenemine 20% või rohkem ja suurepärane vormitavus. See paindub kergesti, laserkeevitab etteaimatavalt ja võtab hästi vastu häireid anodeerivaid värve. Selle piirang on vetruvus: täielikult lõõmutatud CP tempel deformeerub püsivalt mõõduka ülekoormuse korral.

Sulamid kauplevad vormitavusega tugevuse ja elastsuse taastamiseks. Ti-6Al-4V saavutab minimaalse tõmbetugevuse 895 MPa mooduliga 114 GPa lähedal. Ti-3Al-2,5V säilitab külma tõmbamisel kuni tugevalt vähenemiseni piisavalt elastset pinget, et taastada templi kuju pärast 30–40-kraadist paindet, mistõttu domineerib see kruvideta ja kokkupandavate hingede puhul. Kompromiss on protsessi juhtimine: külmtöö tase ja vahepealne lõõmutamine otsustavad, kas detail on vetruv või rabe, nii et traadi ja ribade tarnijad peaksid märkima redutseerimise ja kuumtöötlemise ajaloo, mitte ainult kvaliteedi.

Korrosioon, kokkupuude nahaga ja allergiad

Titaan on nikli-vaba ja nikli eraldumine on prillide puhul domineeriv allergiline probleem. Kui niklit -eraldavate esemete suhtes kehtivad pikaajalise nahaga-kontakti reeglid, tõendatakse vastavust tavaliselt EN 1811 vabanemiskatsega ning EN 12472 kulumis-ja-korrosiooni simulatsiooniga. Titaanraamid jäävad nendest lävedest palju allapoole, kuna passiivne kile on higis keemiliselt stabiilne ja metall on kloriidide suhtes võrdselt vastupidav, nii et basseinid ja rannikuõhk seda ei ründa.

Väärib märkimist kaks hoiatust. Esiteks sisaldavad nikli-titaani kujuga-mälukomponendid ligikaudu poole massist niklit ja vajavad tõhusat barjääri või nikli{3}}vabanemise hindamist. Teiseks tekitab tööriistadest, abrasiividest või poleerimismassidest üle kantud rauasaaste kohti, kus korrosioon ilmneb triipude või lohkudena, kuigi mitteväärismetall on terve. Viimistlusala majapidamine on seega korrosioonitõrje-meede, mitte kosmeetiline.

Märkused vormimise, keevitamise ja viimistlemise kohta

Keevitamine.Laser- ja takistuskeevitus on standardsed ühendusviisid. Tavaline pehmejootmine ei ole titaanil otstarbekas ja kõvajoodisjootmiseks on vaja vaakumit või kõrge puhtusastmega inertset atmosfääri koos sobiva täiteainega; argooni varjestus peab katma kuuma tsooni, kuni see langeb alla umbes 400 kraadi.

Moodustamine.CP titaan moodustab hästi külma, kuid vedru{0}}tagasi nõuab üle-painutust ja kitsa raadiuse korral ka vahepealset pingeleevendust. Stressi leevendamine toimub tavaliselt 480–650 kraadi juures vaakumis või inertses atmosfääris, kuna õhu lõõmutamine üle 600 kraadi tekitab hapnikuga rikastatud alfa-karbi, mis tuleb eemaldada peitsimise või mehaanilise viimistlusega.

Värv.Anodeerimine loob titaandioksiidi kihi, mille paksus reguleerib interferentsi värvi, nii et värv on osa oksiidist, mitte kattekiht, mis võib helvestada. Oksiidi paksuse kontroll on kogu protsess.

Kriimustuskindlus.CP titaan on pehmem kui roostevaba teras. Raisiste, lappide ja pakendite käsitsemisel ei tohi olla kõvasid abrasiivseid osakesi ning titaanist osad ei tohiks jagada trumleid terasdetailidega.

Mehaaniline töötlemine.Titaan sapistab ja töö{0}}kõveneb pinnal. Terav positiivse-geomeetriaga karbiid, madal lõikekiirus ja rikkalik jahutusvedeliku vool hoiavad servad puutumata ja tööriistad ei tohi kunagi lõikes viibida.

Levinud spetsifikatsioonivead

Ti-6Al-4V määramine raami esiosa jaoks, kus 2. või 4. klass täidab sama ülesannet; sulam suurendab kulusid ja vormimiskoormust ilma kaalukasuta, kuna tihedus on peaaegu identne.

Eeldusel, et iga "titaanist" raam on{0}}vedrukarastatud. Lõõmutatud CP templid on kerged, kuid deformeeruvad, seega tuleb temper täpsustada.

Keevitatud raamide vahepiirangute väljajätmine. Standardne klass 2 lubab hapnikku kuni 0,25% ja õhuga keevitamine rikastab pinda veelgi, mis võib õhukesi sektsioone rabedaks muuta.

Raua saastumise kontrolli eiramine poleerimis-, trummel- ja pakkimisliinidel.

Anodeeritud värvi käsitlemine kattekihina ja värvi{0}}nagu adhesioonitestide täpsustamine, mis ei kehti oksiidikihile.

KKK

K: Kas puhas titaan on sama raami konstruktsiooni jaoks kergem kui titaanisulam?
Ei, praktikas on erinevus tühine. CP titaani tihedus on umbes 4,51 g/cm³ja Ti-6Al-4V umbes 4,43 g/cm³, vahe alla 2%. Sulami saab aga sama tugevuse jaoks õhemaks teha, kus ilmneb tegelik kaalusääst.

K: Mis teeb raamist legaalselt "beeta-titaanist"?
Mõiste kirjeldab metastabiilset beeta- või peaaegu -beeta-titaanisulamit, millel on suur elastsus taastumine, enamasti Ti-3Al-2,5 V tugevalt külmtöödeldud vedrukarastusega. See on materjali ja iseloomu kirjeldus, mitte turundusalane väide ning tarnijal peaks olema võimalik esitada redutseerimise ja lõõmutamise ajalugu.

K: Kas titaanraame saab parandada, kui tempel plõksub?
Jah. Laserkeevitus argoonvarjestusega on tavaline remonditee ja taastab suurema osa vuugi tugevusest. Jootmine ei sobi ja keevitamine rikub kohapeal anodeeritud värvi, mistõttu tuleb liitekoht tavaliselt uuesti-anodeerida või uuesti-poleerida.

K: Kas titaanraamid põhjustavad allergilisi reaktsioone?
Titaani peetakse üheks kõige vähem sensibiliseerivaks metalliks ja see ei sisalda niklit, mistõttu on reaktsioonid haruldased. Erandiks on nikli-titaani kujuga-mälukomponendid ja raamid, mille ninapadjad või katted sisaldavad niklit, mistõttu on EN 1811 vabastamise testimine oluline, kui toode väidab, et see on hüpoallergeenne.

K: Kuidas tuleks titaanist prille puhastada?
Piisab soojast veest pehme neutraalse seebiga ja seejärel pehme lapiga. Abrasiivsed pastad ja kloriid{1}}põhised puhastusvahendid tuhmuvad pinda ja koormavad passiivset kilet ning terasosadega jagatud ultrahelipuhastusvannid võivad sisaldada raudosakesi.

K: Miks jätab titaanraam mõnikord nahale halli jälje?
Märk on tavaliselt üle kantud poleerimissegu või oksiidijäägid, mitte titaani korrosioon, ja see on tavaline värskelt viimistletud osadel, mida pole korralikult puhastatud. Põhjalik loputamine pärast poleerimist ja puhaste kinnastega käsitsemine eemaldab probleemi.