Titano lydiniai yra plačiai naudojami aviacijos ir kosmoso, medicinos prietaisuose ir aukštuose - galutinės įrangos gamyboje dėl jų didelio specifinio stiprumo, puikaus atsparumo korozijai ir gerą biologinį suderinamumą. Tačiau karšto išspaudimo procesasTitano lydinio strypaisusiduria su daugybe iššūkių, turinčių žymiai didesnį sudėtingumą, palyginti su aliuminio, vario ir plieno lydiniais. Remiantis metalo srauto dinamika ir pramonine praktika, šis straipsnis sistemingai analizuoja pagrindines problemas ir atsakomybę nuo titano lydinių karšto ekstruzijos proceso.
一, proceso sunkumų ir mechanizmų analizė
1. Temperatūros skirtumo įtempis dėl mažo šilumos laidumo
Titano lydinysturi mažą šilumos laidumą (apie 6,7 W/(m · k)), kuris yra tik 1/3 aliuminio lydinio ir 1/5 plieno. Karšto išspaudimo proceso metu, jei ekstruzijos cilindro temperatūra yra 400 laipsnių, temperatūros skirtumas tarp paviršiaus sluoksnio ir ruošinio šerdies gali pasiekti 200–250 laipsnių. Šis reikšmingas gradientas lemia:
Paviršinis metalas sudaro „kietą apvalkalą“, turintį didelį stiprumą ir mažą plastiškumą dėl greito aušinimo.
Core metalas palaiko aukštą temperatūrą ir aukštą plastiškumo būseną;
Vidinių ir išorinių sluoksnių deformacija yra nekoordinuota, todėl atsiranda papildomas tempimo įtempis, o tai yra pagrindinė paviršiaus įtrūkimų priežastis.
Remiantis statistika, ne optimizuotų titano lydinio strypų paviršiaus įtrūkimų greitis yra net 35%, o panašūs aliuminio lydinio produktai paprastai yra mažesni nei 5%.
2.Fazės pokyčių jautrumas ir srauto nehomogeniškumas
+ / Fazės perėjimo temperatūratitano lydinysreikšmingai veikia medžiagos srauto elgseną:
Išspaudimas fazės srityje (virš fazės pereinamojo taško): geras sklandumas, tačiau linkęs į paviršiaus defektus, tokius kaip apelsinų žievelė;
Išspaudimas + fazės srityje (žemiau fazės keitimo taško): Metalas rodo sluoksniuotą srautą, o paviršiaus centro srauto greičio skirtumas gali pasiekti 20–30%, todėl sulenktas per didelis.
Pramonėje šildymo temperatūra paprastai kontroliuojama + fazės zonos viduryje (pvz., 920–950 laipsnių TC4 lydiniams), kad būtų subalansuota paviršiaus kokybė ir srauto vienodumas.
3. Moldos - ruošinio sąsajos reakcija ir dėvėjimas
Aukštoje temperatūroje 980–1030 laipsnių,titano lydiniaiyra linkusios į eutektines reakcijas su geležies - pagrindu arba nikelio - pelėsių medžiagomis, sudarydamos žemos lydymosi taško fazes, tokias kaip tive Be tepimo proceso, pelėsių gyvenimas yra tik 200–300 vienetų; Naudojęs stiklinį tepalą, jį galima pakelti į daugiau nei 1500 vienetų.
Pagrindinės tepalų funkcijos apima:
Aukštos temperatūros izoliacija: suformuokite skystą plėvelę, viršijančią 800 laipsnių, kad blokuotumėte tiesioginį kontaktą;
Trinties mažinimas ir tempimo mažinimas: sumažinkite trinties koeficientą nuo 0,8 iki 0,1–0,2;
Oksidacijos slopinimas: kontroliuokite oksido sluoksnio storią ant paviršiaus, kad išvengtumėte defektų, kuriuos sukelia oksido skalės įterpimas matricoje.
2, proceso optimizavimo ir srauto valdymo strategija
1. Išspaudojimo metodų optimizavimas ir trinties sąlygos
Atvirkštinis išspaudimas: metalo srauto vienodumas padidėja 40%, palyginti su priekine išspaudimu, o „negyvos zonos“ sumažėja, nes trintis atitinka išspaudimo kryptį.
Šaltis išspaudimas: tinkamas mažo skersmens strypams, srauto vienodumas yra geresnis nei karšta išspaudimas, o standartinis srauto greičio nuokrypis sumažėja 25%;
Kompozicinis tepimas: Naudojant grafito + aliejų - pagrindu esantį tepalo, srauto nelygumų koeficientą galima sumažinti nuo 0,35 iki 0,18.
2. Greičio ir temperatūros koordinuojama valdymas
Išaugimo greičio padidėjimas (pvz., 1 → 5 mm/s) padidins srauto greičio skirtumą 3 kartus, o tai turi būti kompensuota dinaminio greičio reguliavimu.
Buvo kontroliuojama ekstruzijos cilindro ir štampo ir iki 400–450 laipsnių ir 350–400 laipsnių štampo temperatūra) buvo kontroliuojama, kad temperatūra skirtumą tarp ruošinio galutinio paviršiaus, mažesnio ar lygaus 50 laipsnių, ir srauto greičio vienodumas padidėjo 15%.
3. Pelėsių konstrukcijos dizainas
Pelėsio kūgio kampas sumažėja nuo 120 laipsnių iki 90 laipsnių, o tai gali sumažinti srauto netolygumo koeficientą 18%.
Priimtas asimetrinis porėtas „didelės centrinės ir mažos periferinės skylės“ pelėsių išdėstymas, o tai padidina periferinio srauto greitį 12% ir daro bendrą balansą labiau subalansuotą.
Bendra deformacija kontroliuojama esant 60–70%, kad būtų išvengta sąstingio ar įtrūkimų dėl nepakankamo (<40%) or excessive (>80%).
3, tipiškas atvejis: TC4titano lydinysjuostų ekstruzijos proceso optimizavimas
Įmonė sumažino TC4 baro paviršiaus įtrūkimo greitį nuo 28% iki mažiau nei 3% per šias išsamias priemones:
Šildymo sistema: trys - stadijos šildymas (600 laipsnis → 850 laipsnis → 930 laipsnių), šilumos išsaugojimo laikas apskaičiuojamas pagal 1,5 minutės milimetro skersmenį;
Tepimo schema: ant ruošinio paviršiaus padengta 0,2 mm stiklo tepalas, o boro nitrido danga purškiama pelėsyje;
Greitis - temperatūros jungtis: pradinis išspaudimo greitis yra 1 mm/s, greitis padidėja iki 3 mm/s, kai tuščia uodega patenka į deformacijos zoną, o ekstruzijos cilindro temperatūra padidėja nuo 400 laipsnių iki 420 laipsnių;
Pelėsio dizainas: 100 laipsnių kūgio kampas ir asimetriškas 6 skylių štampas, centrinės skylės skersmuo yra 15% didesnis nei periferija.
Optimizuota produkto kokybė žymiai pagerėja: tiesumas padidėja nuo 3 mm/m iki 1 mm/m, o paviršiaus šiurkštumas Ra yra mažesnis arba lygus 0,8 μm pagal aviacijos ir kosmoso standartus.
4, Ateities plėtros kryptis
1. Intelektualus proceso valdymas
Skaitmeninė dvynių technologija yra įdiegta, kad būtų galima numatyti metalo srauto būseną per realią - laiko modeliavimą ir dinamiškai sureguliuoti proceso parametrus.
2. Medžiagavimo naujovė
Mes sukūrėme gradiento kompozicines formas su kobalto - pagrindu pagamintu lydinio paviršiumi irtitano lydinysŠerdis, atsižvelgiant į aukštos temperatūros atsparumą dilimui ir konstrukcinį lengvą.
3. Ultragarsas - padedama išspaudimas
Tikimasi, kad naudojant aukštą - dažnio vibraciją, siekiant sumažinti srauto įtempį, bus sumažinta ekstruzijos jėga 20–30%, dar labiau pagerinant liejimo kokybę ir efektyvumą.
Titano lydinio juostaKarštas išspaudimas yra tipiškas „Temperatūra - įtempis - srautas„ Multi - lauko sujungimo procesas. Tiksliai kontroliuodamas fazės perėjimo temperatūrą, optimizuodamas tepimo sąsają, diegdamas pelėsių struktūrą ir įvedant intelektualius valdymo metodus, jis gali efektyviai išspręsti buteliuko problemas, tokias kaip įtrūkimai ir posūkiai, ir skatinti aukšto -}}}}}}} kūrimo vystymą Didelė - mastelio gamyba. Giliai integruojant materialinį genomą ir pramoninį intelektą, titano lydinio karšto ekstruzijos procesas juda link naujo „pritaikymo ir nulinių defektų“ etapo.