EDC零件的钛合金:Grade 2 还是 Grade 5

经我们手的几乎每个EDC项目,图纸上都有同一个没回答的问题:上面写着钛合金,别的什么都没有。这一个词涵盖了两种加工方式、成本和表面效果都不同的合金,选错其中一种,是第一件样品看起来对、用起来不对的最常见原因。

简而言之

Grade 2是工业纯钛。更软、延展性更好,阳极氧化后呈现深而饱和的颜色,也就是人们与高端钛制品联系在一起的紫色和蓝色。Grade 5,即Ti-6Al-4V,是加了铝和钒的合金。强度大约是前者的两倍,能保持螺纹和螺丝凸台而不滑牙,阳极氧化后得到同样色相但更平淡、略带粉感的颜色。

如果零件要承受载荷,请指定Grade 5。如果零件的作用是看起来出众,并且被螺丝固定在承受力的另一个零件上,那么Grade 2是更好看的选择。

真正有区别的地方

零件	指定	原因
框架锁内衬	Grade 5	锁片要弯曲数千次;Grade 2会留下永久变形
刀的外侧刀柄片	Grade 2	不受力,阳极氧化的颜色才是重点
带螺纹盖的笔管	Grade 5	Grade 2的螺纹每天使用,一年内就会明显磨损
笔管(压配合部分)	Grade 2	颜色更深,没有需要保护的螺纹
手电筒头部和尾部螺纹	Grade 5	反复旋合;纯钛有咬死的风险
吊珠、把玩石、开瓶器	Grade 2	以颜色为主,不受力,加工也更快
口袋夹	Grade 5	能回弹,而不是永久弯曲

各自的加工成本

Grade 2加工更快,对刀具更友善,但材料只比Grade 5便宜一点点,所以在小批量上成本差异比买家想象的要小,在EDC的批量下通常是百分之五到十二。低于约50件时,装夹和表面处理主导着报价,合金的选择几乎不改变总价。

两种合金与铝相比都慢。钛的导热率低,热量进入刀具而不是切屑,所以线速度只能保持较低,刀具磨损很快。按铝的加工周期给钛报价的工厂,要么没怎么加工过钛,要么没有读图纸。

阳极氧化的陷阱

钛的阳极氧化是一种干涉效应:通过保持精确的电压,把氧化层长到精确的厚度,颜色由此产生。Grade 2的表面更纯,长出的氧化层更均匀,这就是它的颜色看起来更深的原因。

更大的变量不是合金,而是挂具。零件挂得松的工厂,整批里会出现电压降,本应是一种颜色的零件,从青铜色到棕色明显漂移。无论您选了哪个牌号,在投入量产之前,请要求五件颜色样品。这一个要求比任何公差标注都更能避免补单纠纷。

实用规则

请在图纸上写牌号,而不是“钛合金”这个词。如果您确实不知道零件需要哪一种,就说明零件的作用,比如“这个内衬是锁定面”,任何称职的工厂都会告诉您。发送图纸,我们会在报价之前指出来。

成分与性能

	Grade 2(工业纯钛)	Grade 5(Ti-6Al-4V)
成分	工业纯钛	6%铝,4%钒
屈服强度	约275 MPa	约830 MPa
抗拉强度	约345 MPa	约900 MPa
硬度	约80 HRB	约36 HRC
密度	4.51 g/cm3	4.43 g/cm3
可加工性	较好	较难,刀具磨损更大
阳极氧化饱和度	更深	更平淡
相对成本	略低	略高

强度差异是重点:Grade 5的屈服强度大约是三倍。这就是为什么凡是螺纹、弹簧或锁定面承受载荷的地方,都会用到它。

请注意密度基本相同。选择Grade 5并不会让零件更轻,而是让同样的零件在同等强度下可以做得更薄,这是另一回事,在产品文案中值得表述准确。

实际加工中的差异

两者与铝相比都慢,原因也相同:钛的导热率低,热量留在切削区而不是随切屑带走。这限制了线速度,也损耗刀具。

在这两点上,Grade 5都比Grade 2更差。预计加工周期更长、刀具寿命更短,在刀具成本由少量零件分摊的小批量中,这是实实在在的成本。

无论哪种,实际要求都是:刚性夹持、锋利的刀具、充足的冷却液,以及不要停留。一把不是切削而是摩擦的刀具,会使表面加工硬化,下一刀切削的就是更硬的材料。

每周都加工钛的工厂已经把这些理顺了。没有的工厂,要么表面更差,要么报更长的周期,要么两者兼有。这是一个可以直接问的合理问题。

咬死

钛对钛很容易咬死:表面在载荷下冷焊然后撕裂。这对任何经常操作的螺纹连接都重要:笔盖、手电筒尾部、带钛衬套的刀枢轴。

Grade 5比Grade 2更能抵抗咬死,这是螺纹用Grade 5的又一个原因。完全的缓解办法是两半都做阳极氧化、引入异种材料,或接受可见的螺纹磨损。参见手电筒螺纹和钛合金笔的加工。

在越南的供货情况

常见规格的Grade 5板材和棒材通常有现货。Grade 2也能买到,但厚度范围较窄,任何牌号的特殊截面都可能有两三周的材料交期。

如果您的设计依赖特定的板厚,请在询价单中提出。材料交期往往是EDC日程中最长的单项,而且在有人去核实之前是看不见的。

您可能遇到的其他牌号

Grade 1比Grade 2更软、更易成形,阳极氧化效果相似。这类零件很少备货。

**Grade 9(Ti-3Al-2.5V)**介于2和5之间:比Grade 2强,比Grade 5好加工。常见于管材,偶尔适用于笔管。

**Grade 23(Ti-6Al-4V ELI)**是Grade 5的医用超低间隙版本。更贵,对EDC没有好处。请不要误指定。

FAQ

刀柄片用哪个牌号? 都可以。如果它承担锁定或在载荷下承受螺丝,用Grade 5;如果它是外侧盖板且阳极氧化颜色是重点,用Grade 2。

Grade 5能阳极氧化成和Grade 2一样的颜色吗? 色相相同,饱和度较低。并排放在一起能看出差别。参见钛合金阳极氧化颜色。

Grade 5贵很多吗? 材料略贵,加工明显更慢。小批量时装夹对两者都占主导,所以总价差异常常是百分之五到十二,而不是人们预期的大差距。

钛需要热处理吗? 不需要,EDC用途不需要。它到货时就是您想要的状态。需要热处理的牌号,参见EDC零件的热处理。

钛是低过敏的吗? 钛广泛用于植入物和人体饰品,耐受性良好。Grade 5含有铝和钒,这就是医用植入物有Grade 23的原因,但对随身携带的口袋物件来说不是需要考虑的因素。

图纸上应该写什么? 明确写出牌号:“Ti-6Al-4V (Grade 5)“或”CP Ti Grade 2”。不要只写“钛合金”。发送图纸,如果牌号与零件的作用不符,我们会在报价之前告诉您。