Titaansulameid kasutatakse laialdaselt kosmoses, meditsiiniseadmetes ja kõrge - lõppseadmete valmistamisel, kuna nende kõrge spetsiifiline tugevus, suurepärane korrosioonikindlus ja hea biosobivus. Kuid kuum ekstrusiooniprotsesstitaansulami baaridseisab silmitsi arvukate väljakutsetega, võrreldes alumiiniumi, vase ja terasest sulamitega võrreldes oluliselt kõrgema keerukusega. Metalli voolu dünaamika ja tööstuspraktikate põhjal analüüsib see artikkel süstemaatiliselt titaansulamite kuuma ekstrusiooniprotsessi võtmeprobleeme ja vastumeetmeid.
一, protsessiraskuste ja mehhanismide analüüs
1. Temperatuuri erinevuse pinge madala soojusjuhtivuse tõttu
Titaansulamon madal soojusjuhtivus (umbes 6,7 mass/(m · k)), mis on ainult 1/3 alumiiniumist sulamit ja 1/5 terast. Kuuma ekstrusiooniprotsessi ajal, kui väljapressimise silindri temperatuur on 400 kraadi, võib temperatuuri erinevus pinnakihi ja tooriku südamiku vahel ulatuda 200–250 kraadi. Selle olulise gradiendi tulemuseks on järgmine:
Pinnametall moodustab kiire jahutuse tõttu kõrge tugevuse ja madala plastilisusega "kõva kesta".
Tuummetall säilitab kõrge temperatuuri ja kõrge plastilisuse oleku;
Sise- ja välimiste kihtide deformatsioon on koordineerimata, mille tulemuseks on täiendav tõmbepinge, mis on pinna pragude peamine põhjus.
Statistika kohaselt on optimeerimata titaansulamiribade pinnakiirus koguni 35%, samas kui sarnased alumiiniumsulamistooted on tavaliselt alla 5%.
2.faasi muutuse tundlikkus ja voolu ebahomogeensus
+ / Faasi üleminekutemperatuurtitaansulammõjutab oluliselt materjali voolukäitumist:
Ekstrusioon faasipiirkonnas (faasi üleminekupunkti kohal): hea voolavus, kuid kalduvus pinnadefektidele nagu oranžikoor;
Ekstrusioon + faasi piirkonnas (faasimuutuse punkti all): metallil on kihiline vool ja pinna keskpunkti voolukiiruse erinevus võib ulatuda 20–30%-ni, mille tulemuseks on liigne painde.
Tööstuses kontrollitakse küttetemperatuuri tavaliselt + faasitsooni keskel (nt 920–950 kraadi TC4 sulamite jaoks), et tasakaalustada pinna kvaliteeti ja voolu ühtlus.
3. hallitus - Billeti liidese reaktsioon ja kulumine
Kõrgel temperatuuril 980–1030,titaansulamidon altid eutektilistele reaktsioonidele rauaga - põhinevad või nikkel - põhinevad hallitusmaterjalid, moodustades madala sulamistemperatuuri faasid nagu Tife ja TINI, mille tulemuseks on hallituse adhesiooni kulumine ja koorimine. Ilma määrimisprotsessita on hallituse eluiga ainult 200–300 tükki; Pärast klaasist määrdeaine kasutamist saab selle tõsta enam kui 1500 tükiks.
Määrdeainete põhifunktsioonid hõlmavad järgmist:
Kõrge temperatuuriga isolatsioon: moodustage otsese kontakti blokeerimiseks vedelkile üle 800 kraadi;
Hõõrde vähendamine ja vähendamine: vähendage hõõrdetegurit 0,8 -lt 0,1–0,2 -ni;
Oksüdatsiooni pärssimine: kontrollige oksiidikihi paksust pinnal, et vältida defekte, mis on põhjustatud oksiidi skaala kinnistamisest maatriksis.
2, protsessi optimeerimise ja voolu juhtimise strateegia
1. Ekstrusioonimeetodite ja hõõrdumistingimuste optimeerimine
Pöördpressimine: metalli voolu ühtlus suureneb 40% võrreldes edasise ekstrusiooniga ja "surnud tsoon" väheneb, kuna hõõrdumine on kooskõlas ekstrusiooni suunaga.
Külm väljapressimine: sobib väikeste läbimõõduga ribade jaoks, voolu ühtlus on parem kui kuum väljapressimine ja voolukiiruse standardhälve väheneb 25%;
Komposiitmäärus: kasutades grafiiti + õli - põhinevat määrdeainet, saab voolu ebaühtluse koefitsienti vähendada 0,35 -lt 0,18 -le.
2. kiirus ja temperatuuri koordineeritud kontroll
Ekstrusiooni kiiruse suurenemine (näiteks 1 → 5 mm/s) suurendab voolukiiruse erinevust 3 korda, mis tuleb kompenseerida dünaamilise kiiruse reguleerimisega.
Exportimise silindri eelsoojendamise temperatuuri ja stantsi (vastavalt 400–450 kraadi ja 350–400 kraadi) kontrolliti, et muuta temperatuuri erinevus tooriku otsapinna vahel, mis on vähem või võrdne 50 kraadi ja voolukiiruse ühtlus suurenes 15%.
3. hallituse konstruktsiooni disain
Hallituse koonuse nurk väheneb 120 kraadilt 90 kraadile, mis võib vähendada voolu ebaühtluse koefitsienti 18%.
Võetakse kasutusele "suure keskse augu ja väikese perifeerse augu" asümmeetriline poorne vormi paigutus, mis suurendab perifeerset voolukiirust 12% ja muudab üldise tasakaalu tasakaalukamaks.
Kogu deformatsiooni kontrollitakse 60–70%, et vältida ebapiisavatest stagnatsiooni või pragunemist (<40%) or excessive (>80%).
3, tüüpiline juhtum: TC4titaansulamBaari ekstrusiooniprotsessi optimeerimine
Ettevõte vähendas järgmiste põhjalike meetmete kaudu TC4 baari pinna pragude kiirust 28% -lt vähem kui 3% -ni:
Küttesüsteem: kolm - etapi kuumutamine (600 kraad → 850 kraadi → 930 kraadi) arvutatakse soojuse säilitamise aeg vastavalt läbimõõdule 1,5 minutit millimeetri kohta;
Määrimisskeem: 0,2 mm klaasist määrdeaine on kaetud tooriku pinnale ja vormi pihustatakse boori nitriidi kattega;
Kiirus - temperatuuriühendus: esialgne ekstrusiooni kiirus on 1 mm/s, kiirus suurendatakse 3 mm/s -ni, kui tühi saba siseneb deformatsioonitsooni ja ekstrusiooni silindri temperatuur suurendatakse 400 kraadilt 420 kraadi;
Hallituse disain: 100-kraadise koonuse nurk ja asümmeetriline 6-auguline suremine, keskmise augu läbimõõt on 15% suurem kui perifeeria.
Toote optimeeritud kvaliteet on märkimisväärselt paranenud: sirge suurenes 3 mm/m -lt 1 mm/m ja pinnakaredus RA väiksem kui 0,8 μM vastavalt kosmosestandarditele.
4, tulevane arengusuund
1. intelligentne protsesside kontroll
Tutvustatakse digitaalset kaksikute tehnoloogiat, et ennustada metalli voolu olekut reaalse - ajasimulatsiooni kaudu ja reguleerida protsessi parameetreid dünaamiliselt.
2. hallitusmaterjali uuendus
Oleme välja töötanud gradiendi komposiitvormid koos koobalti - põhipinnaga jatitaansulamTuum, võttes arvesse kõrge temperatuuri kulumiskindlust ja konstruktsioonilise kergekaalu.
3. ultraheli - abistav ekstrusioon
Eeldatakse, et kõrge - sagedusvibratsiooni kasutamine voolupinge vähendamiseks vähendab ekstrusioonijõudu 20–30%, parandades veelgi vormimise kvaliteeti ja tõhusust.
Titaansulami baarKuum väljapressimine on tüüpiline "temperatuur - stress - vool" multi - välja sidumise protsess. Juhtides täpselt faasisiirdetemperatuuri, optimeerides määrimisliidest, uuendades hallitusstruktuuri ja tutvustades intelligentseid juhtimismeetodeid, saab see tõhusalt lahendada kitsaskohaprobleeme nagu praod ja painutused ning edendada kõrge - lõpptitaanimaterjalide arendamist kõrge - {{{{{} suunas {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{}. Tootmine. Materiaalse genoomi ja tööstusliku intelligentsuse sügava integreerimisega liigub titaansulami kuum ekstrusiooniprotsess uue kohandamisjärgus ja nulldefektide suunas.