אימפלר טיטניום הוא רכיב מסתובב העשוי מטיטניום או מסגסוגת טיטניום, בשימוש נרחב במשאבות צנטריפוגליות, מדחסים, מכונות טורבו וציוד אחר, בעל חוזק גבוה, עמידות בפני קורוזיה, קל משקל וביצועים מצוינים בטמפרטורה-גבוהה.
המאפיינים העיקריים של אימפלרים טיטניום: חוזק ספציפי גבוה → יחס החוזק למשקל של סגסוגת טיטניום הוא גבוה במיוחד, חוזק המתיחה של סגסוגת טיטניום יכול להגיע ליותר מ-800MPa, העונה על הצרכים של יחס לחץ גבוה ותנאי עבודה במהירות גבוהה, ומתאים ליישומים שצריכים להפחית משקל תוך שמירה על חוזק (כגון מנועי אוויר); עמידות בפני קורוזיה ← טיטניום מראה עמידות בפני קורוזיה מצוינת באוויר לח, מי ים, סביבת כלוריד ובמגוון חומצות ואלקליות, ומראה עמידות מצוינת בפני חומרים קורוזיביים כגון מי ים, חומצה חזקה ואלקלי חזק, ומתאים לתעשייה כימית, התפלת מי ים ותחומים נוספים. עמידות בטמפרטורה גבוהה ← חלק מסגסוגות טיטניום יכולות לעבוד לאורך זמן ב-500 מעלות, מתאים לסביבות-בטמפרטורה גבוהה כגון מנועי אוויר; ביצועי העייפות טובים → לאימפלר הטיטניום יש חיי עייפות ארוכים תחת עומסים מתחלפים. הצפיפות של הצפיפות- הנמוכה → היא בערך 4.5 גרם/ס"מ³, שהיא קלה בכ-60% מפלדה, אבל החוזק קרוב או אפילו עולה על זה של כמה פלדות בעלות חוזק- גבוה.
יישומים:
תעופה וחלל: להבי מדחס מנועי תעופה, רוטורי מאווררים (למשל, מטוסי קרב F-22, מנועי בואינג 787)
תעשייה ימית: דחפים ימיים, אימפלרים של משאבת מי ים (עמידות בפני קורוזיה של מי ים)
ציוד כימי: אימפלרים של מדחס צנטריפוגלי להובלת גזים או נוזלים קורוזיביים
מכשירים רפואיים: מכשירים ניתנים להשתלה כגון משאבות לב מלאכותיות (תאימות ביולוגית טובה)
תעשיית האנרגיה: טורבינות קיטור לייצור חשמל גיאותרמי, מדחסי אוויר לתאי דלק מימן
תהליך הייצור של אימפלרים מטיטניום צריך לשלב מאפייני חומר עם דרישות מבניות מורכבות, והשיטות העיקריות כוללות: יציקת השקעה → תהליך: שימוש בליבת תבנית גרפיט או קרמיקה, יציקה ויציקה בהתכת ואקום, המתאימים ללהבים מעוקלים מורכבים (כגון אימפלרים תעופה). פרמטרים עיקריים: יש לשלוט בטמפרטורת התבנית ב-110-130 מעלות, והיא צריכה להיות מוגנת בגז ארגון במהלך היציקה כדי למנוע חמצון. לאחר-טיפול: חישול ואקום (750-800 מעלות) ולחיצה איזוסטטית חמה (103MPa, 920 מעלות) נדרשים כדי לחסל פגמים. תהליך פרזול → בחירת חומר: בחירה מועדפת של סגסוגת טיטניום מחושלת Gr.5 מפחיתה נקבוביות, כיווץ ופגמים נוספים בהשוואה ליציקת Gr.5, ומגדילה את התשואה בכ-50%. עיצוב מבני: להבי כיפוף-בגב וחלקים בעלי חוזק שווה משמשים למיטוב ביצועים הידרודינמיים. ייצור תוסף ועיבוד CNC ← הדפסת תלת מימד: דגמי שרף מיוצרים באמצעות טכנולוגיית יציקת אשפרה קלה, בשילוב עם דיוס קרמי ליצירת מעטפת יצוקה, המתאימה להתאמה אישית של אצווה קטנה. חיתוך יעיל: משתמש בכלי קרביד מצופים ב-AlTiN כדי לייעל את פרמטרי החיתוך ולהפחית את בלאי הכלים.
קשיים בטכנולוגיית עיבוד: צוואר בקבוק בתהליך, מוליכות תרמית ירודה של סגסוגת טיטניום, קל ליצור מתח תרמי במהלך העיבוד, וצריך לפתח טכנולוגיית קירור חדשה. יציקת משטח מעוקל מורכבת צריכה לשלוט באיטום ההשקעה כדי למנוע פגמים בנקבוביות. ייצור מרוכב: שלב ייצור תוסף עם יציקה מדויקת כדי להשיג אימפלרים משולבים מרובי- חומרים. טיפול פני השטח: שפר את קשיות פני השטח באמצעות חמצון מיקרו- בקשת או חיפוי לייזר כדי להאריך את חיי השירות. ייצור חכם: אלגוריתמי AI מוצגים כדי לייעל את פרמטרי החיתוך ולהפחית את צריכת האנרגיה ב-15%-20%.
China Shaanxi Aerospace Nonferrous Metals Processing Co., Ltd.: עיבוד מותאם אישית של חישולי אימפלר בדרגות שונות, כמו גם חלקי עיבוד מדויקים שונים. החברה מצוידת במרכז עיבוד מרוכב לכרסום חמישה-צירים-מיובאים, מרכז כרסום גנטי CNC וציוד דיוק אחר, עם דיוק של עד ±0.005 מ"מ, הוא מיזם היי-לאומי, מוזמן להתייעץ ולבקר.
