Vaihe 1: Hanki RawMtarvikkeet
Titaaniputken aihion valmistamiseksi ensimmäinen askel on hankkia päteviä raaka-aineita. Maankuoressa oleva titaani esiintyy pääasiassa titaanidioksidin muodossa mineraaleissa, kuten rutiilissa ja ilmeniitissä. Useiden monimutkaisten kemiallisten reaktioiden avulla, jotka käsittelevät malmia pääasiassa kloorilla ja hiilellä ja sitten reagoimalla metallisen magnesiumin kanssa, saadaan lopulta huokoinen ja löysä puhdas titaani, kuten sieni, jota kutsutaan "sieni-titaaniksi". Sen nimi on hyvin kuvaava, koska sen ulkonäkö ja rakenne ovat todellakin kuin harmaa metallisieni. Tämä on perusta kaikelle myöhemmälle käsittelylle, ja sen puhtaus määrää suoraan lopullisen putkiaihion laadun. Saatuaan titaanisienen työntekijät pilkkovat sen tietyn spesifikaation mukaisiksi pieniksi paloiksi valmistautuakseen seuraavaan sulatusvaiheeseen.
Vaihe 2: Sulaminen&ValuInto Harkot
Irtonaista titaania ei voida suoraan työstää putkiksi. Se on sulatettava yhdeksi, tiheäksi metalliharkoksi. Titaanin äärimmäisen reaktiivisuuden vuoksi korkeissa lämpötiloissa se reagoi voimakkaasti hapen, typen ja muiden ilmassa olevien kaasujen kanssa. Siksi sulatusprosessi on suoritettava tyhjiössä tai inerttien kaasujen suojassa. Yleisimmin käytetty teollinen menetelmä on "tyhjiökulutuskaarisulatus". Yksinkertaisesti sanottuna titaanisieni ja tarvittavat seosaineet (kuten alumiini ja vanadiini, joita käytetään yleisesti käytetyn TC4-titaaniseoksen valmistukseen) puristetaan elektrodeiksi. Suuressa, tyhjiössä, vesijäähdytteisessä kupariupokkaassa, elektrodit toimivat "kynttilöinä" ja muodostavat korkean lämpötilan valokaarien itse-sähköistyessään sulaakseen itsensä. Sula titaani pudotetaan sitten alla olevaan upokkaaseen jäähtymään ja jähmettymään, jolloin muodostuu ensimmäinen titaaniharkko. Tasaisen koostumuksen varmistamiseksi ja puhtausstandardien täyttämiseksi tämä prosessi toistetaan yleensä kahdesta kolmeen kertaan. Lopullinen sylinterimäinen tai neliömäinen titaaniharkko on saatu "perusmateriaalina" putkiaihioiden valmistukseen.
Vaihe 3: Takominen& Lävistykset
Kun kädessä on kiinteä titaaniharkko, seuraava vaihe on muuttaa se ontoksi putkiaihioksi. Titaaniharkolla on sulamisen jälkeen suuria rakeita ja epätasainen sisärakenne. Se on ensin takottava. Harkko kuumennetaan sopivaan lämpötilaan (yleensä välillä 800-1000 astetta), minkä jälkeen se käännetään toistuvasti ja vedetään ulos kymmenen -tuhannen- tonnin hydraulipuristimella tai taontavasaralla. Tämä prosessi on kuin taikinan vaivaaminen, joka voi hajottaa suuret rakeet, jalostaa mikrorakennetta ja tiivistää mahdollisia sisäisiä vikoja, mikä parantaa merkittävästi titaanimateriaalin mekaanisia ominaisuuksia. Takomisen jälkeen saadaan pienempi-kokoinen, tiheämpi tanko. Sitten tulee ratkaiseva vaihe - lävistys. Klassisin menetelmä on "cross rolling piercing", jossa kuumennettu titaanitanko lähetetään kahden vastakkain{13}}pyörivän telan väliin. Telojen ja tangon keskilinjat ovat kulmassa. Kitkan vaikutuksesta tanko pyörii ja etenee samanaikaisesti, ja keskellä se altistuu voimakkaalle leikkausjännityksellä, jolloin se "pakotetaan" puhkaisemaan reikä muodostaen alkuperäisen onton putken.
Vaihe 4: Tarkkuusrullaus& Hoito
Lävistyksestä saadut karkeat putket ovat edelleen melko karkeita, seinämän paksuus on epätasainen ja mitat ovat epätarkkoja. Lisäkäsittelyä tarvitaan. Tämä saavutetaan tyypillisesti "putken valssaus"-prosessin avulla, kuten käyttämällä kylmävalssauslaitosta. Tämän prosessin aikana karkea putki asetetaan kovan tuurnan päälle ja viedään erityisen muotoillun reikä-tyyppisen telan läpi. Kun valssaus liikkuu edestakaisin, putki valssataan vähitellen, mikä vähentää seinämän paksuutta, pienentää halkaisijaa ja tasoittaa pintaa. Mittatarkkuus paranee huomattavasti. Useiden kylmävalssauksen ja välilämpökäsittelyn (tunnetaan nimellä "hehkutus", jolla pyritään eliminoimaan käsittelyn aiheuttama kovettuminen ja jännitys ja palauttamaan materiaalin plastisuus) avulla saadaan lopulta tarkan mitat ja erinomainen suorituskykyinen titaaniputkiaihio. Lopuksi putkiaihio suoristetaan, päät leikataan pois, pinta puhdistetaan (kuten happopesulla oksidihilsettä poistamiseksi) ja suoritetaan ainetta rikkomaton testi sen varmistamiseksi, ettei siinä ole sisäisiä tai pintavikoja. Tällä tavalla valmistetaan laadukas titaaniputkiaihio, jota käytetään erilaisten ilmailu-, kemian-, lääketieteen ja muiden alojen tarkkuustitaaniputkien valmistukseen.
