Legure od titana široko se koriste u zrakoplovstvu, medicinskim uređajima i proizvode vrhunske opreme zbog visoke specifične čvrstoće, odlične otpornosti na koroziju i dobru biokompatibilnost. Međutim, proces vrućeg ekstruzijebarovi od legura titanaSuočava se sa brojnim izazovima, sa znatno većm složenošću u odnosu na aluminijum, bakra i legure čelika. Na osnovu dinamike i industrijske prakse metala, ovaj članak sustavno analizira ključna pitanja i kontramjere u procesu vrućeg ekstruzije od legura titana.
一, Analiza procesnih poteškoća i mehanizama
1. Stres temperaturne razlike zbog niske toplotne provodljivosti
Legura titanaIma nisku toplinsku provodljivost (oko 6,7 W / (m · k)), koja je samo 1/3 aluminijske legure i 1/5 čelika. Tijekom postupka vrućeg ekstruzije, ako je temperatura ekstruzijskog cilindra 400 stupnjeva, temperaturna razlika između površinskog sloja i jezgre gretnika može dostići 200-250 stepeni. Ovaj značajan gradijent rezultira:
Površinski metal tvori "tvrdu školjku" s velikom čvrstoćom i niskom plastičnošću zbog brzog hlađenja.
Jezgra metala održava visoku temperaturu i stanje visoko plastičnosti;
Deformacija unutarnjeg i vanjskog sloja je neusklađena, što rezultira dodatnim zateznim stresom, koji je glavni uzrok površinskih pukotina.
Prema statističkim podacima, površinska pukotina pukotina unosnim trakama od legura titana iznosi čak 35%, dok su slični proizvodi od aluminijuma obično manje od 5%.
2.Pritija promjena osjetljivosti i nehomogenost protoka
Temperatura tranzicije + / / fazaLegura titanaznačajno utječe na ponašanje protoka materijala:
Ekstruzija u faznom području (iznad fazne tranzicijske točke): Dobra fluidnost, ali sklona površinskim nedostacima kao što su narančasti kore;
Ekstruzija u regiji + faza (ispod fazne točke): Metal prikazuje slojevito protok, a razlika u protoku površine može doći do 20% -30%, što rezultira pretjeranim savijanjem.
U industriji se temperatura grijanja obično kontrolira u sredini + fazne zone (npr. 920-950 stepena za TC4 legure) da bi se uravnotežila kvalitet površine i ujednačenosti protoka.
3. Reakcija i habanje kalup-bileteta
Na visokoj temperaturi od 980-1030 stepeni,Legure od titanaskloni su eutekcijskim reakcijama sa kalupnim materijalima na bazi željeza ili nikl, formirajući faze niske topljenja poput tife i titi, što rezultira habanjem i pilinga za piling. Bez procesa podmazivanja, život kalupa je samo 200-300 komada; Nakon upotrebe staklenog maziva može se podići na više od 1500 komada.
Osnovne funkcije maziva uključuju:
Izolacija visoke temperature: formirajte tečni film iznad 800 stepeni za blokiranje direktnog kontakta;
Smanjenje trenja i smanjenje povlačenja: smanjiti koeficijent trenja od 0,8 do 0,1-0,2;
Inhibicija oksidacije: Kontrolirajte debljinu oksidnog sloja na površini kako biste izbjegli nedostatke uzrokovane ugradom u matricu u matrici.
2, Optimizacija procesa i strategija kontrole protoka
1. Optimizacija metoda ekstrudiranja i trenja uslova
Reverly Exkusion: Uniformnost metalnog protoka povećava se za 40% u usporedbi s ekstrudiranjem prema naprijed, a "mrtva zona" se smanjuje jer je trenje u skladu s smjerom eksponacije.
Hladno ekstruzija: Pogodno za male prečničke šipke, ujednačenost protoka je bolja od vruće ekstruzije, a standardno odstupanje protoka smanjeno je za 25%;
Kompozitno podmazivanje: Korištenje grafite + mazivo na bazi ulja, koeficijent neravnog protoka može se smanjiti od 0,35 do 0,18.
2. Koordinirana kontrola brzine i temperature
Povećanje brzine ekstruzije (kao što je 1 → 5 mm / s) povećaće razliku protoka za 3 puta, što treba nadoknaditi dinamičkim regulacijom brzine.
Temperatura predgriješenja ekstruzijskog cilindra i matrice (do 400-450 stupnjeva i 350-400 stepeni) kontrolirana je kako bi temperaturna razlika izradila između krajnjeg lica gredika manja ili jednaka do 50 stepeni, a ujednačenost protoka porasla je za 15%.
3. Dizajn strukture kalupa
Kut konusa kalupa smanjuje se sa 120 stepeni do 90 stepeni, što može smanjiti koeficijent neravnoteže protoka za 18%.
Usvaja se asimetrični raspored morskog kalupa "Veliki središnji rupa i male periferne rupe", što povećava periferni protok za 12% i čini cjelokupni bilans uravnoteženiji.
Ukupna deformacija se kontrolira na 60% -70% kako bi se izbjeglo stagnacija ili pucanje zbog nedovoljnog (<40%) or excessive (>80%).
3, tipičan slučaj: TC4Legura titanaOptimizacija procesa ekstruzije bara
Preduzeće je smanjilo površinu pukotine pukotine TC4 bara od 28% na manje od 3% kroz sljedeće sveobuhvatne mjere:
Sustav grijanja: trostepeno grijanje (600 stepeni → 850 stepeni → 930 stepeni), vrijeme začuvanje topline izračunava se prema promjeru 1,5 minuta po milimetar;
Shema podmazivanja: 0,2 mm Glass mazivo obloženo je na površini gredica, a oblozi bora se u obliku pliješta;
Veza temperature brzine: početna brzina ekstruzije je 1 mm / s, brzina se povećava na 3 mm / s kada se prazan rep uđe u zona deformacije, a temperatura cilindra ekstruzijom do 420 stepeni;
Dizajn kalupa: Kut 100 stepeni i asimetrični matrica 6 rupa, promjer središnje rupe je 15% veći od periferije.
Optimizirana kvaliteta proizvoda značajno je poboljšana: Ravnoć se povećala sa 3 mm / m do 1 mm / m, a površinski hrapavost Ras manje ili jednak 0,8 μm u skladu sa zrakoplovnim standardima.
4, budući smjer razvoja
1. Inteligentna kontrola procesa
Uvedena je digitalna Twin tehnologija koja predviđa stanje metala kroz simulaciju u stvarnom vremenu i dinamički prilagođavanje parametara procesa.
2. Inovacije kalupa materijala
Razvili smo gradijent kompozitne kalupe sa površinom legure sa kobaltom iLegura titanaJezgra, uzimajući u obzir vilju temperaturu otpornost na habanje i strukturnu laganu.
3. Ultrazvučna ekstruzija
Očekuje se upotrebu visokofrekventne vibracije za smanjenje stresa protoka smanjenje sile ekstruzije za 20% -30%, dodatno poboljšanje kvalitete i efikasnosti kalupa.
Bar od legure titanaVruća ekstruzija je tipičan proces spajanja "temperaturnog naprezanja na stres". Precizno kontroliranjem temperature fazne tranzicije, optimizaciju sučelja za podmazivanje, inoviranjem kalupske strukture i uvođenje inteligentnih metoda kontrole, to može efikasno riješiti probleme uskim grlom poput pukotina i zavoja, i promovirati razvoj visokog titanijumskih materijala u smjeru proizvodnje visokog preciznosti, niske i velike proizvodnje. Sa dubokom integracijom materijalnih genoma i industrijske inteligencije, proces vrućeg ekstruzije titanijuma legure kreće se prema novoj fazi "prilagodbe i nulte nedostatka.