Титановите сплави се използват широко в аерокосмическото, медицински изделия и високото производство на крайно оборудване {0- поради високата им специфична якост, отлична устойчивост на корозия и добра биосъвместимост. Въпреки това, процесът на гореща екструзия наТитанови сплависе сблъсква с множество предизвикателства, със значително по -висока сложност в сравнение с алуминий, мед и стоманени сплави. Въз основа на динамиката на металния поток и индустриалните практики, тази статия систематично анализира ключовите проблеми и противодействия в процеса на гореща екструзия на титанови сплави.
一, Анализ на затрудненията и механизмите на процеса
1. Напрежение на температурата на разликата поради ниската топлинна проводимост
Титанова сплавима ниска топлопроводимост (около 6,7 w/(m · k)), която е само 1/3 алуминиева сплав и 1/5 стомана. По време на процеса на гореща екструзия, ако температурата на екструзионния цилиндър е 400 градуса, температурната разлика между повърхностния слой и сърцевината на заготовката може да достигне 200-250 градуса. Този значителен градиент води до:
Повърхностният метал образува "твърда обвивка" с висока якост и ниска пластичност поради бързо охлаждане.
Основният метал поддържа висока температура и състояние с висока пластичност;
Деформацията на вътрешния и външния слой е некоординирана, което води до допълнително напрежение на опън, което е основната причина за повърхностните пукнатини.
Според статистиката, скоростта на пукнатина на повърхността на неоптимизирани титанови легирани пръти е с 35%, докато подобни продукти на алуминиева сплав обикновено са по -малко от 5%.
2. ПАЗА ПРОМЯНА СЕНЗИЦИЯ И ПЛАЖАНЕ НА ИНТОМОГЕННОСТТА
Температурата на прехода + / фаза наТитанова сплавзначително влияе върху поведението на потока на материала:
Екструзия във фазовата област (над фазовата преходна точка): добра плавност, но склонни към повърхностни дефекти като портокалова кора;
Екструзия в + фазовата област (под точката на промяна на фазата): Металът показва слоест поток, а разликата в дебита на повърхностния център може да достигне 20%-30%, което води до прекомерно огъване.
В индустрията температурата на отопление обикновено се контролира в средата на фазовата зона (напр. 920–950 градуса за TC4 сплави), за да се балансира качеството на повърхността и равномерността на потока.
3. Мухъл - Реакция и износване на интерфейс
При висока температура от 980–1030 градуса,Титанови сплависа предразположени към евтектични реакции с желязо - или никел - основани материали, образуващи ниски фази на топене като TIFE и TINI, което води до износване и отлепване на плесен. Без процеса на смазване животът на плесен е само 200–300 парчета; След използване на стъклен лубрикант може да се повдигне на повече от 1500 броя.
Основните функции на смазките включват:
Изолация на висока температура: образувайте течен филм над 800 градуса, за да блокирате директен контакт;
Намаляване на триенето и намаляване на влаченето: Намалете коефициента на триене от 0,8 до 0,1–0,2;
Инхибиране на окисляването: Контролирайте дебелината на оксидния слой върху повърхността, за да се избегнат дефекти, причинени от вграждането на оксидната скала в матрицата.
2, Оптимизация на процесите и стратегия за контрол на потока
1. Оптимизация на методите на екструдиране и условията на триене
Обратна екструзия: равномерността на металния поток се увеличава с 40% в сравнение с напред навън и „мъртвата зона“ се намалява, тъй като триенето е в съответствие с посоката на екструзия.
Студена екструзия: Подходяща за барове с малък диаметър, равномерността на потока е по -добра от горещата екструзия, а стандартното отклонение на дебита е намалено с 25%;
Композитно смазване: Използвайки базата на графит + масло - смазка, коефициентът на неравномерност на потока може да бъде намален от 0,35 на 0,18.
2. Координирано управление на скоростта и температурата
Увеличаването на скоростта на екструзия (като 1 → 5 mm/s) ще увеличи разликата в дебита с 3 пъти, което трябва да бъде компенсирано чрез динамична регулация на скоростта.
Температурата на предварително нагряване на екструзионния цилиндър и матрицата (съответно до 400–450 градуса и 350–400 градуса) се контролира, за да направи температурната разлика между крайното лице на заготовката по -малка или равна на 50 градуса и равномерността на дебита се увеличава с 15%.
3. Дизайн на структурата на плесени
Ъгълът на конуса на формата се намалява от 120 градуса на 90 градуса, което може да намали коефициента на неравности на потока с 18%.
Прието е асиметричното разположение на порестата плесен на "голям централен отвор и малък периферен отвор", което увеличава периферния дебит с 12% и прави общия баланс по -балансиран.
Общата деформация се контролира на 60% -70%, за да се избегне застой или напукване поради недостатъчен (<40%) or excessive (>80%).
3, Типичен случай: TC4Титанова сплавОптимизация на процеса на екструзия на лентата
Едно предприятие намали скоростта на пукнатина на повърхността на TC4 бара от 28% до по -малко от 3% чрез следните всеобхватни мерки:
Отоплителна система: Три - нагряване на сцената (600 градуса → 850 градуса → 930 градуса) времето за запазване на топлината се изчислява според диаметъра на 1,5 минути на милиметър;
Схема за смазване: 0,2 мм стъклено смазка се покрива върху повърхността на заготовката, а горното покритие от бор се пръска във формата;
Скорост - Температурна връзка: Първоначалната скорост на екструзия е 1 mm/s, скоростта се увеличава до 3 mm/s, когато празната опашка навлиза в зоната на деформация и температурата на екструзионния цилиндър се повишава от 400 градуса до 420 градуса;
Дизайн на плесента: ъгъл на конус от 100 градуса и асиметрична матрица с 6 дупки, диаметърът на централния отвор е с 15% по-голям от периферията.
Оптимизираното качество на продукта е значително подобрено: правата се увеличава от 3 mm/m до 1 mm/m, а повърхностната грапавост RA по -малка или равна на 0,8 μm в съответствие с аерокосмическите стандарти.
4, бъдеща посока на развитие
1. Интелигентен контрол на процесите
Цифровата технология Twin се въвежда, за да прогнозира състоянието на металния поток чрез реално - симулация на времето и динамично регулиране на параметрите на процеса.
2. Иновации на матрици Материал
Разработили сме градиентни композитни форми с кобалт - на базата на сплав и повърхност иТитанова сплавсърцевина, като се вземе предвид устойчивостта на високо температура и структурната лека категория.
3. Ултразвук - Асистирана екструзия
Използването на високи - честотна вибрация за намаляване на напрежението на потока се очаква да намали силата на екструзия с 20%-30%, като допълнително подобрява качеството и ефективността на формоването.
Титанов сплавГорещата екструзия е типична "температура - напрежение - поток" multi - процес на свързване на полето. Чрез точното контролиране на температурата на фазовия преход, оптимизиране на смазващия интерфейс, иновация на структурата на плесени и въвеждайки интелигентни методи за управление, той може ефективно да решава проблеми с телата на течение като пукнатини и завои и да насърчи развитието на високи - крайни титанови материали в посока на високите - прецизност, ниска -, и голяма}}}}} {6-}}}}}}- производство. С дълбоката интеграция на материалното геном и индустриалния интелект, процесът на гореща екструзия на титанова сплав се движи към нов етап на „персонализиране и нулеви дефекти.