Τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιούνται ευρέως σε αεροδιαστημική, ιατρικές συσκευές και υψηλές - κατασκευασία εξοπλισμού τελικού εξοπλισμού λόγω της υψηλής ειδικής αντοχής τους, της εξαιρετικής αντοχής στη διάβρωση και της καλής βιοσυμβατότητας. Ωστόσο, η καυτή διαδικασία εξώθησης τουμπαρ αλουμινίου τιτανίουαντιμετωπίζει πολυάριθμες προκλήσεις, με σημαντικά υψηλότερη πολυπλοκότητα σε σύγκριση με τα αλουμίνια, το χαλκό και τα κράματα χάλυβα. Με βάση τη δυναμική ροής μετάλλων και τις βιομηχανικές πρακτικές, το άρθρο αυτό αναλύει συστηματικά τα βασικά ζητήματα και τα αντίμετρα στη διαδικασία θερότητας των κραμάτων τιτανίου.
一, ανάλυση των δυσκολιών και των μηχανισμών της διαδικασίας
1. Τάση διαφοράς θερμοκρασίας λόγω χαμηλής θερμικής αγωγιμότητας
Κράμα τιτανίουέχει χαμηλή θερμική αγωγιμότητα (περίπου 6,7 β/(m · k)), η οποία είναι μόνο το 1/3 του κράματος αλουμινίου και το 1/5 χάλυβα. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας θερμού εξώθησης, εάν η θερμοκρασία του κυλίνδρου εξώθησης είναι 400 βαθμοί, η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ του επιφανειακού στρώματος και του πυρήνα του Billet μπορεί να φτάσει τα 200-250 βαθμούς. Αυτή η σημαντική κλίση έχει ως αποτέλεσμα:
Το επιφανειακό μέταλλο σχηματίζει ένα "σκληρό κέλυφος" με υψηλή αντοχή και χαμηλή πλαστικότητα λόγω της ταχείας ψύξης.
Το μέταλλο πυρήνα διατηρεί μια κατάσταση υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πλαστικότητας.
Η παραμόρφωση των εσωτερικών και εξωτερικών στρωμάτων είναι ασυντόνιστη, με αποτέλεσμα την πρόσθετη τάση εφελκυσμού, η οποία είναι η κύρια αιτία των ρωγμών επιφάνειας.
Σύμφωνα με τα στατιστικά στοιχεία, ο ρυθμός ρωγμών επιφάνειας των μη βελτιστοποιημένων ράβδων κράματος τιτανίου είναι τόσο υψηλός όσο 35%, ενώ παρόμοια προϊόντα κράματος αλουμινίου είναι συνήθως μικρότερα από 5%.
2. Φάση Η ευαισθησία αλλαγής και η ανομοιογένεια ροής
Η θερμοκρασία μετάβασης + / φάσης τουκράμα τιτανίουεπηρεάζει σημαντικά τη συμπεριφορά ροής του υλικού:
Εξώθηση στην περιοχή φάσης (πάνω από το σημείο μετάβασης φάσης): καλή ρευστότητα, αλλά επιρρεπής σε επιφανειακά ελαττώματα όπως φλούδα πορτοκαλιού.
Εξόρυξη στην περιοχή + φάση (κάτω από το σημείο αλλαγής φάσης): Το μέταλλο παρουσιάζει μια στρωματοποιημένη ροή και η διαφορά στον ρυθμό ροής του κέντρου επιφάνειας μπορεί να φτάσει το 20%-30%, με αποτέλεσμα την υπερβολική κάμψη.
Στη βιομηχανία, η θερμοκρασία θέρμανσης ελέγχεται συνήθως στη μέση της ζώνης + φάσης (π.χ. 920-950 βαθμούς για κράματα TC4) για την εξισορρόπηση της ποιότητας της επιφάνειας και της ομοιομορφίας ροής.
3. MOLD - αντίδραση διασύνδεσης και φθορά
Σε υψηλή θερμοκρασία 980-1030 βαθμού,κράματα τιτανίουείναι επιρρεπείς σε ευτηκτικές αντιδράσεις με σίδηρο - με βάση ή νικέλιο - βασισμένα σε υλικά μούχλας, σχηματίζοντας χαμηλές φάσεις σημείων τήξης όπως tife και tini, με αποτέλεσμα τη φθορά της προσκόλλησης μούχλας και το ξεφλούδισμα. Χωρίς τη διαδικασία λίπανσης, η διάρκεια ζωής είναι μόνο 200-300 κομμάτια. Μετά τη χρήση του λιπαντικού γυαλιού, μπορεί να ανυψωθεί σε περισσότερα από 1500 κομμάτια.
Οι βασικές λειτουργίες των λιπαντικών περιλαμβάνουν:
Απομόνωση υψηλής θερμοκρασίας: Δημιουργήστε μια υγρή μεμβράνη άνω των 800 βαθμών για να εμποδίσετε την άμεση επαφή.
Μείωση της τριβής και μείωση της οπισθέλκουσας: Μειώστε το συντελεστή τριβής από 0,8 σε 0,1-0,2.
Αναστολή της οξείδωσης: Ελέγξτε το πάχος του στρώματος οξειδίου στην επιφάνεια για να αποφευχθεί τα ελαττώματα που προκαλούνται από την ενσωμάτωση της κλίμακας οξειδίου στη μήτρα.
2, Βελτιστοποίηση διαδικασίας και στρατηγική ελέγχου ροής
1. Βελτιστοποίηση μεθόδων εξώθησης και συνθήκες τριβής
Αντίστροφη εξώθηση: Η ομοιομορφία της ροής μετάλλων αυξάνεται κατά 40% σε σύγκριση με την εξώθηση προς τα εμπρός και η "νεκρή ζώνη" μειώνεται επειδή η τριβή είναι σύμφωνη με την κατεύθυνση εξώθησης.
Ψυχρή εξώθηση: κατάλληλη για ράβδους μικρού διαμέτρου, η ομοιομορφία ροής είναι καλύτερη από την καυτή εξώθηση και η τυπική απόκλιση του ρυθμού ροής μειώνεται κατά 25%.
Σύνθετη λίπανση: Χρησιμοποιώντας το γραφίτη + λάδι - με βάση το λιπαντικό, ο συντελεστής ανισότητας ροής μπορεί να μειωθεί από 0,35 σε 0,18.
2. Ελέγχου ταχύτητας και θερμοκρασίας
Η αύξηση της ταχύτητας εξώθησης (όπως 1 → 5 mm/s) θα αυξήσει τη διαφορά ρυθμού ροής κατά 3 φορές, η οποία πρέπει να αντισταθμιστεί με τη δυναμική ρύθμιση ταχύτητας.
Η θερμοκρασία προθέρμανσης του κυλίνδρου εξώθησης και της μήτρας (έως και 400-450 βαθμούς και 350-400 βαθμούς αντίστοιχα) ελέγχθηκε για να γίνει η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της τελικής όψης του μπαστούνι μικρότερη ή ίση με 50 βαθμούς και η ομοιομορφία του ρυθμού ροής αυξήθηκε κατά 15%.
3. Σχεδιασμός δομής μούχλας
Η γωνία κώνου του καλουπιού μειώνεται από 120 μοίρες σε 90 μοίρες, γεγονός που μπορεί να μειώσει τον συντελεστή ανισότητας ροής κατά 18%.
Η ασύμμετρη διάταξη πορώδους μούχλα της "μεγάλης κεντρικής οπής και μικρής περιφερικής οπής" υιοθετείται, γεγονός που αυξάνει τον ρυθμό περιφερικής ροής κατά 12% και καθιστά τη συνολική ισορροπία πιο ισορροπημένη.
Η συνολική παραμόρφωση ελέγχεται στο 60% -70% για να αποφευχθεί η στασιμότητα ή η ρωγμή λόγω ανεπαρκούς (<40%) or excessive (>80%).
3, Τυπική περίπτωση: TC4κράμα τιτανίουΒελτιστοποίηση διαδικασίας εξώθησης μπαρ
Μια επιχείρηση μείωσε τον ρυθμό ρωγμών επιφάνειας της γραμμής TC4 από 28% σε λιγότερο από 3% μέσω των ακόλουθων συνολικών μέτρων:
Σύστημα θέρμανσης: Τρία - θέρμανση σταδίου (600 βαθμοί → 850 βαθμός → 930 βαθμοί), ο χρόνος συντήρησης θερμότητας υπολογίζεται ανάλογα με τη διάμετρο 1,5 λεπτών ανά χιλιοστό.
Σχέδιο λίπανσης: 0,2 mm λιπαντικό γυαλί είναι επικαλυμμένο στην επιφάνεια του μπιλιάρδου και η επίστρωση νιτριδίου βορίου ψεκάζεται στο καλούπι.
Ταχύτητα - σύνδεση θερμοκρασίας: Η αρχική ταχύτητα εξώθησης είναι 1 mm/s, η ταχύτητα αυξάνεται σε 3 mm/s όταν η κενή ουρά εισέρχεται στη ζώνη παραμόρφωσης και η θερμοκρασία του κυλίνδρου εξώθησης αυξάνεται από 400 βαθμούς σε 420 μοίρες.
Σχεδιασμός μούχλας: γωνία κώνου 100 βαθμών και ασύμμετρη 6 οπών, η διάμετρος της κεντρικής οπής είναι 15% μεγαλύτερη από την περιφέρεια.
Η βελτιστοποιημένη ποιότητα του προϊόντος βελτιώνεται σημαντικά: η ευκολία αυξήθηκε από 3 mm/m σε 1 mm/m και η τραχύτητα της επιφάνειας RA μικρότερη ή ίση με 0,8 μm σύμφωνα με τα πρότυπα αεροδιαστημικής.
4, μελλοντική κατεύθυνση ανάπτυξης
1. Ευφυής έλεγχος διαδικασιών
Η ψηφιακή τεχνολογία Twin εισάγεται για να προβλέψει την κατάσταση ροής μετάλλων μέσω της πραγματικής προσομοίωσης χρόνου - και προσαρμογής των παραμέτρων της διαδικασίας.
2.
Έχουμε αναπτύξει σύνθετα καλούπια κλίσης με ένα κοβάλτιο - επιφάνεια κράματος καικράμα τιτανίουπυρήνας, λαμβάνοντας υπόψη την αντίσταση φθοράς υψηλής θερμοκρασίας και το δομικό ελαφρύ.
3. Υπερηχογράφημα - υποβοηθούμενη εξώθηση
Η χρήση υψηλής δόνησης - συχνότητας για τη μείωση της τάσης ροής αναμένεται να μειώσει τη δύναμη εξώθησης κατά 20%-30%, βελτιώνοντας περαιτέρω την ποιότητα και την αποτελεσματικότητα της χύτευσης.
Μπαρ αλουμινίου τιτανίουΤο Hot Extrusion είναι μια τυπική "θερμοκρασία - άγχος - ροή" multi - διαδικασία σύζευξης πεδίου. Με τον ακριβή έλεγχο της θερμοκρασίας της μεταβατικής φάσης, τη βελτιστοποίηση της διεπαφής λίπανσης, την καινοτομία της δομής του καλουπιού και την εισαγωγή ευφυών μεθόδων ελέγχου, μπορεί να επιλύσει αποτελεσματικά τα προβλήματα της συμφόρησης, όπως οι ρωγμές και οι στροφές, και η ανάπτυξη του {7} ακρίβειας, Κατασκευή. Με τη βαθιά ενσωμάτωση του υλικού γονιδιώματος και της βιομηχανικής νοημοσύνης, η διαδικασία θερμού κράματος τιτανίου κινείται προς ένα νέο στάδιο "προσαρμογής και μηδενικών ελαττωμάτων.