Kostnaðarlækkun á títan er efnisverkfræðivandamál áður en það er innkaupavandamál. Títan hefur hátt bræðslumark, mjög virka efnafræði og mikla sækni í súrefni, vetni, köfnunarefni og kolefni, þannig að það er dýrt í hverju skrefi að vinna hreina málminn og halda honum hreinum með bræðslu, mótun og vinnslu. Tveir ráðandi kostnaðarstöðvar eru hráefni, umfram allt títansvampur og álblöndur, og vinnsla, þar sem málmur sem er fjarlægður sem spón er málmur sem greiddur er fyrir og hent. Leiðirnar hér að neðan taka til þessara tveggja miðstöðvar.
Hráefniskostnaður: Svampaframleiðsla og aðrar minnkunarleiðir
Kroll magnesíumminnkunarferlið er iðnaðarstaðallinn til að framleiða títansvamp. Títan hráefni er klórað í nærveru kolefnis til að gefa títantetraklóríð, sem er hreinsað með eimingu og síðan minnkað með bráðnu magnesíum. Leiðin er flókin, orkufrek, hefur langan lotutíma og er ekki hægt að keyra hana stöðugt og hún eyðir miklu magni af magnesíum sem afoxunarefni, þannig að framleiðslukostnaðurinn er hár. Vegna þess að svampur setur gólfverðið á hverri títanvöru í aftanstreymi, breiðast framfarir hér í gegnum allan iðnaðinn.
Bein rafefnafræðileg minnkun býður upp á val. Í því ferli sem þróað er til að draga úr títantvíoxíði beint í bráðnu kalsíumklóríði, er oxíðinu breytt í málm með rafgreiningu, framhjá klórun og magnesíumminnkun; Framkvæmdaraðilarnir tilkynntu um styttri framleiðsluferil og framleiðslukostnað um 40% lægri en á hefðbundinni leið. Önnur vinna miðar að stöðugri klórun, lægri-gráðu og uppfærðri hráefni og betri stjórn á minnkunarþrepinu. Eftir því sem bræðslutækni fleygir fram verða leifar og rusl sem myndast við framleiðslu og vinnslu títan einnig að verðmætu hleðsluefni þegar þau hafa verið meðhöndluð, sem breytir úrgangsstraumi í hráefnisstraum.
Minni-kostnaður álhönnun
Flestar títan málmblöndur nota vanadíum til að auka styrkleika og vanadín er venjulega kynnt sem ál-vanadíum aðalblendi, sem gerir það að dýrustu algengustu viðbótinni við bræðsluna. Að skipta út vanadíum að öllu leyti eða að hluta fyrir ódýrt járn og króm er ein áhrifaríkasta leiðin til að draga úr kostnaði við málmblöndur, vegna þess að báðir þættirnir eru sterkir beta-stöðugleikar og báðir eru í miklu magni. Lág-kostnaðarkerfi þessarar fjölskyldu eru meðal annars Ti-1.5Al-6.8Mo-4.5Fe, þar sem járn og mólýbden bera beta-stöðugleikaskylduna, og Ti-6Al-1.7Fe-0.1Sicon bætir við minni hertingu kísilsins, þar sem lítil járnviðbót bætir við. fylki. Með því að skipta út járn-mólýbden aðalblendi fyrir vanadíum-ál aðalblendi lækkar kostnaðurinn við bræðsluhleðsluna enn frekar og það fjarlægir einnig súrefnis- og köfnunarefnishættuna sem fylgir sumum vanadíum-álvörum.
Álhönnun verður að virða-viðskipti eigna. Járn dregur úr tæringarþol í sumum miðlum og eykur hættuna á aðskilnaði í stórum hleifum, þannig að -verðar málmblöndur eru venjulega miðaðar að burðarvirkjum og bílum frekar en efnavinnslubúnaði.
Endurvinnsla framleiðslu rusl og leifar
Skilum, vinnslu spúa, afskurði og vinnsluleifum er hægt að skila í bræðsluna sem hleðslu eftir röð meðferða, sem gerir sér grein fyrir endurvinnsluframleiðslu og dregur úr magni af aðalsvampi sem mylla þarf að kaupa. Þvingunin er mengun. Títan tekur auðveldlega upp súrefni, köfnunarefni og járn og því þarf að fituhreinsa spón, aðskilja með málmblöndu og losa við járnagnir áður en það er þjappað í rafskaut. Endurvinnsla sem er ekki stjórnað hækkar millivefsinnihald, ýtir súrefni yfir mörkin fyrir viðkomandi bekk og breytir því sem ætti að vera kostnaðarsparnaður í lækkaðan hita. Flokkað, hreinsað og blandað á réttan hátt, endurunnin hleðsla er ein beinasta vörnin á hráefniskostnað.
Að draga úr vinnslukostnaði: Steypa og duftmálmvinnsla
Útsteypa er klassískt ferli sem nær-net-formi. Hlutar framleiddir með steypu þurfa enga vinnslu, eða mjög lítið, svo mikið magn af málmi sparast; steypa getur einnig framleitt flókin form sem væri hægt og dýrt að gera með hefðbundnum leiðum, sem skiptir sérstaklega máli fyrir títan því efnið sjálft er dýrt. Títan steypuefni eru mikið notuð í geimferðum og í bílaframleiðslu birtast þær sem lokar og íhlutir fyrir forþjöppu. Ferlið krefst bræðslu í lofttæmi eða óvirku andrúmslofti og keramikskelkerfi sem bregðast ekki við bræðslunni, sem er ástæðan fyrir því að steypukostnaður veltur meira á moldarverkfræði en málmverði.
Duftmálmvinnsla gegnir svipuðu hlutverki með minni úrgang. Nálægt-net-laga títanduftmálmvinnsla framleiðir hluta í eða nálægt fullunnum stærðum, sem dregur úr hráefnisnotkun, styttir vinnsluferlið og er sagt að spara 20% til 50% miðað við hefðbundið ferli. Rannsóknum á þessu sviði fleygir hratt fram eftir tveimur línum: undirbúningi hágæða,-lítils kostnaðar títandufts og iðnvæðing þess dufts, og samþjöppunartækni sem umbreytir því í varahluti fyrir bíla og önnur magnnotkun.
Málmsprautumótun, aukefnaframleiðsla og húðun
Málmsprautun er hröð-þróuð nær-net-form dufttækni sem getur framleitt há-gæða, há-nákvæmni flókna hluta í magni. Hún er talin ein hagstæðasta mótunartækni sem völ er á þar sem lítill hluti væri annars smíðaður úr stöng með mjög óhagstæðu kaup-til-flugshlutfalls og hentar því rúmmáli sem er dæmigert fyrir bíla- og lækningaíhluti.
Lasermyndun og tengdir orkuútfellingarferlar sameina leysitækni, CAD/CAM og efnistækni: í samræmi við tölvulíkan eru flóknir-notahlutar smíðaðir beint úr áldufti í einni aðgerð og vélrænni eiginleikar títanhlutanna sem myndast sitja á milli eiginleika steypu og smíða. Vegna þess að efni er aðeins afhent þar sem hönnunin þarfnast þess, ræðst ferlið á vinnslukostnað og hráefniskostnað á sama tíma.
Títanhúðunartækni er þriðja leiðin til kostnaðarlækkunar, vegna þess að hún skilar yfirborðshegðun títans á ódýrara undirlag. Bremsuklossar fyrir bíla með títan-húð á núningsyfirborðinu og léttir gamma títan álúmíð lokar eru þekkt dæmi. Gamma TiAl hefur þéttleika sem er um 3,9 til 4,2 g á rúmsentimetra, sem er um það bil helmingur af stáli, þannig að það dregur úr gagnkvæmum massa og leyfir meiri snúningshraða vélarinnar, með minni eldsneytiseyðslu og minni útblæstri sem gagnast kerfinu-.
Að setja stangirnar í röð
Byrjaðu á skyldunni: ef títan sem er hreint í atvinnuskyni uppfyllir tæringarkröfuna, er málmblendisinnihald sóun á peningum.
Veldu næstum-nettó-leið áður en þú fínstillir málmverðið, því vinnsla úrgangs kostar venjulega meira en verðmuninn á milli flokka.
Skoðaðu kaup-til-flugshlutfalls fyrir hvern smíðaðan títanhluta og berðu það saman við steypu, duftmálmvinnslu, málmsprautumótun og aukaefni.
Lokaðu lykkjunni á ruslinu að innan, með aðskilnað álfelgur og hreinsun nógu þétt til að vernda millivefsmörk.
Tilgreindu aðeins prófunina sem forritið þarfnast; yfir-tilgreind skoðun og skjöl bæta hljóðlega kostnaði á hvert kíló.
Algengar spurningar
Sp.: Af hverju er títansvampur svo dýr í framleiðslu?
Kroll leiðin er lotuferli sem klórar hráefni, hreinsar títantetraklóríð og minnkar það með magnesíum, eyðir miklu magni af orku og afoxunarefni og kemur í veg fyrir stöðuga notkun.
Sp.: Hvaða frumefni geta komið í stað vanadíums í títan málmblöndur?
Járn og króm eru venjuleg staðgengill, því bæði eru ódýr og koma á stöðugleika í beta fasanum. Ti-1.5Al-6.8Mo-4.5Fe og Ti-6Al-1.7Fe-0.1Si eru dæmi.
Sp.: Hversu mikið getur duftmálmvinnsla dregið úr kostnaði við títanhluta?
Greint er frá því að nær-net-form duftmálmvinnslu spari 20% til 50% gegn hefðbundinni vinnslu, aðallega með því að draga úr hráefnisnotkun og stytta vinnsluferlið.
Sp.: Er hægt að endurnýta títan vinnslu spuna sem bræðsluhleðslu?
Já, eftir fituhreinsun, aðskilnað álfelgur og fjarlægt járnmengun. Ómeðhöndlað eða blandað spón hækkar súrefnis- og járnmagn og lækkar hitann.
Sp.: Hver er kostnaðurinn við að steypa títanhluta?
Steypa er nánast-net-leið sem þarfnast lítillar eða engrar vinnslu, þannig að flóknir hlutar eru framleiddir með mun minna af málmi fjarlægð og styttri framleiðslukeðju.
Sp.: Er títanhúðun hagkvæm í hlutum sem ekki eru-títan?
Já, þar sem aðeins yfirborðið þarfnast títan hegðun. Húð gefur slit- og tæringarþol á ódýrara undirlagi og forðast kostnað við fast títan.
