Uticaj procesa kovanja na strukturu i svojstva titanove šipke

Titanium materijali za kovanje šipki uglavnom su čisti titan i legure titana različitih komponenata. Izvorno stanje materijala uključuje šipke od titana, ingote, metalni prah i tečne metale. Odnos površine poprečnog presjeka metala prije deformacije i površine poprečnog presjeka nakon deformacije naziva se odnos kovanja. Ispravan odabir omjera kovanja, razumna temperatura zagrijavanja i vrijeme zadržavanja, razumna početna temperatura kovanja i konačna temperatura kovanja, razumna količina deformacije i brzina deformacije imaju odličan odnos prema poboljšanju kvalitete proizvoda i smanjenju troškova. Općenito, okrugle ili četvrtaste šipke koriste se kao slijepe probe za male i srednje otkovke. Struktura zrna i mehanička svojstva šipke su jednolična i dobra, oblik i veličina su tačni, a kvaliteta površine dobra, što je pogodno za masovnu proizvodnju. Sve dok se temperatura zagrijavanja i uvjeti deformacije razumno kontroliraju, otkovci s izvrsnim svojstvima mogu se kovati bez velikih kovačkih deformacija. U avionima se legure titana uglavnom koriste za izradu glavnih komponenata kao što su grede, stajni trap, glavčine propelera i zglobovi; u motorima se legure titana uglavnom koriste za izradu adapterskih prstenova, turbinskih ventilatora, kompresorskih diskova i lopatica. Grijani dijelovi.

Ti-6Al-4V alloy Titanium Block for aerospace

Legure titana vrlo su osjetljive na parametre procesa kovanja. Promjene temperature kovanja, deformacije, deformacije i brzine hlađenja uzrokovat će promjene u strukturi i svojstvima titanovih legura. Kako bi se bolje kontrolirala struktura i performanse otkovaka, posljednjih godina u proizvodnji kovanih legura široko se koriste napredne tehnologije kovanja poput kovanja vrućim kovanjem i izotermnog kovanja. Korištenjem konvencionalnih metoda postupka kovanja, legure titana općenito mogu dobiti jednako osovinsku strukturu nakon kovanja, što ima visoku sposobnost oblikovanja i čvrstoće na sobnoj temperaturi. Pruža izvedivu metodu za rješavanje oblikovanja velikih i složenih preciznih otkovaka od titanijumskih šipki. Ova metoda se široko koristi u proizvodnji titanovih šipki. Jedan od najučinkovitijih načina za poboljšanje fluidnosti titanovih šipki i smanjenje otpornosti na deformacije je povećanje temperature predgrijavanja kalupa. Izotermno kovanje kalupa i kovanje vrućim kalupom razvijeno je u protekle dvije do trideset godina u zemlji i inostranstvu.

Kako poboljšati stopu prinosa u proizvodnji titanijumskih šipki, koja se može koristiti kao metoda zatvorenog kovanja, za kovanje šipki titana. Zatvoreno kovanje kalupa mora strogo ograničiti zapreminu izvorne sirovine, što otežava postupak pripreme. Bilo da se koristi zatvoreno kovanje, mora se razmotriti u smislu dobiti i izvodljivosti procesa. Nakon toga se izvodi samo završna sirovina za termičku obradu i obradu. Temperatura kovanja i stepen deformacije osnovni su faktori koji određuju strukturu i svojstva legure. Termička obrada titanskih šipki razlikuje se od toplotne obrade čelika. Kovanje matricom obično se koristi da bi oblik i veličina bili blizu otpada. Nema presudan učinak na strukturu legure. Stoga, specifikacija procesa završnog koraka titanove šipke igra posebno važnu ulogu. Ukupna deformacija slijepe ploče ne smije biti manja od 30%. Temperatura deformacije ne prelazi temperaturu faznog prijelaza. Da bi se istovremeno postigla velika čvrstoća i plastičnost titanove šipke, temperatura i stepen deformacije moraju biti raspoređeni što je moguće ravnomjernije u cijeloj deformiranoj zapremini.

Nakon termičke obrade prekristalizacijom, ujednačenost šipki od titana i performanse nisu toliko dobre kao kod čeličnih otkovki. Zona žestokog toka metala ima nejasne kristale pri malim uvećanjima, a fini istosmjerni kristali pri velikim uvećanjima; u teško deformiranim područjima, zbog malih ili nikakvih deformacija, struktura se često drži u stanju prije deformacije. Zbog toga je prilikom kovanja nekih važnih dijelova titanijumskih šipki (kao što su kompresorski diskovi, lopatice itd.), Uz kontrolu temperature deformacije ispod TB i odgovarajuće razine deformacije, vrlo važno kontrolirati strukturu izvorne blanke. U suprotnom će se grubozrnasta struktura ili neki nedostaci naslijediti u kovanju, a naknadna toplotna obrada ne može se eliminirati, što će rezultirati otpadom kovanja.

U oštro deformisanom području gdje je toplotni efekt lokalno koncentriran, kod kovanja titanijumskog štapa kovanja složenog oblika na čekiću. Čak i ako se temperatura grijanja strogo kontrolira, temperatura metala i dalje može premašiti TB legure. Na primjer, kada je titanasta šipka štapa s presjekom u obliku slova I kovana, čekić je pretežak, a na lokalnu temperaturu u sredini (područje mrežice) utječe toplinski učinak deformacije. Rub je lokalno visok oko 100 ° C. Uz to, zona teško deformiranja i zona s kritičnim nivoom deformacije imaju tendenciju da formiraju grubozrnate strukture s relativno malom plastičnošću i trajnošću tijekom zagrijavanja nakon kovanja kalupa. Stoga su mehanička svojstva otkovaka složenih oblika često nestabilna. Međutim, to će dovesti do naglog povećanja otpornosti na deformacije. Snižavanje temperature grijanja kovanjem kalupa može eliminirati rizik od lokalnog pregrijavanja slijepe ploče. Da bi se povećalo trošenje alata i potrošnja energije, također je potrebno koristiti snažniju opremu. Tijekom otvorenog kovanja kalupa, gubitak provrta čini 15% -20% težine praznine. Tehnološki otpad steznog dijela (ako je potrebno taj dio održavati u skladu s uvjetima kovanja kalupa) čini 10% težine slijepe ploče. Relativni gubitak metalne stene obično varira ovisno o težini slijepe ploče. Otkovci s asimetričnom strukturom, velikim razlikama u poprečnom presjeku i lokalnim otkovcima koji se teško ispunjavaju, potrošnja svrdla može biti i do 50%. Zatvoreno kovanje kalupa nema gubitka burra, ali postupak slijepog sloja je složen i treba ga dodati. Više prijelaznih žljebova nesumnjivo će povećati pomoćne troškove.