Titanijeve zlitine se pogosto uporabljajo v vesoljskem vesolju, medicinskih napravah in visoki izdelavi končne opreme - zaradi visoke specifične trdnosti, odlične korozijske odpornosti in dobre biokompatibilnosti. Vendar pa vroče ekstrudiranjeTitanijeve zlitineSoočen je s številnimi izzivi, z bistveno večjo zapletenostjo v primerjavi z aluminijem, bakrenimi in jeklenimi zlitinami. Na podlagi dinamike kovinskega pretoka in industrijskih praks ta članek sistematično analizira ključna vprašanja in protiukrepi v procesu vročega ekstrudiranja titanovih zlitin.
一, analiza težav in mehanizmov procesa
1. Temperaturna razlika Stres zaradi nizke toplotne prevodnosti
Titanova zlitinaima nizko toplotno prevodnost (približno 6,7 w/(m · k)), ki je le 1/3 aluminijeve zlitine in 1/5 jekla. Če je temperatura ekstruzijskega valja 400 stopinj, lahko med vročem ekstruzijskem postopku temperaturna razlika med površinsko plastjo in jedro gredice doseže 200–250 stopinj. Ta pomemben gradient ima:
Površinska kovina tvori "trdo lupino" z visoko trdnostjo in nizko plastičnostjo zaradi hitrega hlajenja.
Jedra kovina vzdržuje visoko temperaturno in visoko plastično stanje;
Deformacija notranje in zunanje plasti je neusklajena, kar ima za posledico dodaten natezni stres, kar je glavni vzrok površinskih razpok.
Glede na statistiko je površinska hitrost razpok neoptimiziranih palic titanijeve zlitine kar 35%, podobni izdelki iz aluminijeve zlitine pa so običajno manjši od 5%.
2.faza spreminja občutljivost in nehomogenost pretoka
Temperatura + / faznega prehodaTitanova zlitinaznatno vpliva na pretočno vedenje materiala:
Ekstrudiranje v fazni površini (nad fazno prehodno točko): dobra fluidnost, vendar je nagnjena k površinskim okvaram, kot je pomarančna lupina;
Ekstrudiranje v faznem območju + (pod točko spreminjanja faze): kovina prikazuje večplastni pretok, razlika v pretoku površinskega središča pa lahko doseže 20%-30%, kar ima za posledico pretirano upogibanje.
V industriji je ogrevalna temperatura običajno nadzorovana na sredini faznega območja (npr. 920–950 stopinj za zlitine TC4), da uravnoteži kakovost površine in enakomernost pretoka.
3. plesen - reakcija in obraba vmesnika
Pri visoki temperaturi 980–1030 stopinj,Titanove zlitineso nagnjeni k eutektičnim reakcijam z železnim - ali nikelj - materiali za plesni, ki tvorijo faze nizkih tališč, kot sta tife in tini, kar ima za posledico obrabo in luščenje plesni. Brez procesa mazanja je življenje plesni le 200–300 kosov; Po uporabi steklenega maziva ga lahko dvignete na več kot 1500 kosov.
Glavne funkcije maziva vključujejo:
Izolacija visoke temperature: tvori tekoč film nad 800 stopinj, da blokira neposreden stik;
Zmanjšanje trenja in zmanjšanje vlečenja: zmanjšanje koeficienta trenja z 0,8 na 0,1–0,2;
Inhibicija oksidacije: Nadzirajte debelino oksidne plasti na površini, da se izognete napakam, ki jih povzroča vgradnja oksidne lestvice v matrico.
2, Optimizacija procesov in strategija nadzora pretoka
1. Optimizacija ekstruzijskih metod in pogojev trenja
RAZVRŠITEV EUTRIONS: Enotnost kovinskega pretoka se poveča za 40% v primerjavi z ekstruzijo naprej, "mrtva cona" pa se zmanjša, ker je trenje skladno s smerjo ekstrudiranja.
Hladna ekstruzija: primerna za palice z majhnim premerom, enakomernost pretoka je boljša od vroče ekstruzije, standardni odklon pretoka pa se zmanjša za 25%;
Kompozitno mazanje: Z uporabo maziva na osnovi grafita + olja - koeficient neenakomernosti pretoka se lahko zmanjša z 0,35 na 0,18.
2. Nadzor, ki je usklajena s hitrostjo in temperaturo
Povečanje hitrosti ekstruzije (na primer 1 → 5 mm/s) bo povečalo razliko v pretoku za 3 -krat, kar je treba nadomestiti z dinamično regulacijo hitrosti.
Temperatura predgrevanja ekstruzijskega valja in matrice (do 400–450 stopinj oziroma 350–400 stopinj) je bila nadzorovana tako, da je bila temperaturna razlika med koncem obraza gredice manjša ali enaka 50 stopinj, enakomernost pretoka pa se je povečala za 15%.
3. Oblikovanje strukture plesni
Konski kot kalupa se zmanjša z 120 stopinj na 90 stopinj, kar lahko zmanjša koeficient neenakomernega pretoka za 18%.
Sprejeta je asimetrična postavitev porozne plesni "velike osrednje luknje in majhne periferne luknje", kar poveča hitrost perifernega pretoka za 12% in naredi splošno ravnovesje bolj uravnoteženo.
Skupna deformacija se nadzira pri 60% -70%, da se prepreči stagnacija ali razpoka zaradi nezadostnega (<40%) or excessive (>80%).
3, tipičen primer: TC4Titanova zlitinaOptimizacija procesa ekstrudiranja.
Podjetje je z naslednjimi celovitimi ukrepi zmanjšalo površinsko razpoko TC4 bara z 28% na manj kot 3%:
Ogrevalni sistem: tri - oder ogrevanje (600 stopinj → 850 stopinj → 930 stopinj), čas ohranjanja toplote se izračuna glede na premer 1,5 minute na milimeter;
Shema mazanja: na površini gredice je prevlečen 0,2 mm stekleno mazivo, v kalupu pa je razpršena prevleka borovega nitrida;
Hitrost - temperaturna povezava: začetna hitrost ekstrudiranja je 1 mm/s, hitrost se poveča na 3 mm/s, ko prazen rep vstopi v deformacijsko območje, temperatura ekstruzijskega valja pa se poveča s 400 stopinj na 420 stopinj;
Oblikovanje plesni: 100 stopinjski stožčast kot in asimetrična matrica s 6 luknjami, premer sredinske luknje je 15% večji od oboda.
Optimizirana kakovost izdelka je znatno izboljšana: naravnost se je povečala s 3 mm/m na 1 mm/m, hrapavost površine RA pa manj ali enaka 0,8 μm v skladu z vesoljskimi standardi.
4, prihodnja razvojna smer
1. inteligenten nadzor procesa
Digitalna dvojna tehnologija je uvedena za napovedovanje stanja pretoka kovine s pomočjo resnične - časovne simulacije in dinamično prilagajanje parametrov procesa.
2. inovacija materiala plesni
Razvili smo gradientne sestavljene kalupe s površino zlitine na osnovi kobalta -Titanova zlitinajedro, ob upoštevanju visoke temperaturne obrabe in strukturne lahke.
3. Ultrazvok - Pomočni ekstruziji
Pričakuje se, da bo uporaba visoko - frekvenčne vibracije za zmanjšanje pretočnega napetosti zmanjšala silo ekstruzije za 20%-30%, kar bo še izboljšalo kakovost in učinkovitost oblikovanja.
Titanijeva zlitina barVroča ekstruzija je tipičen "temperatura - napetost - tok" multi - postopek spajanja polja. Z natančnim nadzorom temperature faznega prehoda, optimizacijo mazalnega vmesnika, inoviranjem strukture plesni in uvajanjem inteligentnih kontrolnih metod lahko učinkovito reši težave z ozkim grlom, kot so razpoke in upogib, in spodbuja razvoj visokih- končnih titanijevih materialov v smeri visoke {{5} natančnosti, nizke {6} natančnosti, nizke {6}, nizke, nizke, nizke, nizke, nizke, in nizke, nizke, nizke, nizke, nizke, nizke, in nizke, nizke, nizke, nizke, in nizke, nizke, nizke, nizke, nizke, nizke, nizke, in nizke, nizke, nizke, nizke, nizke, nizke, in nizke, nizke {6} natančnosti, nizke {6} natančnosti {6} natančnosti, nizke {6} natančnosti {6} natančnosti {6} natančnosti, nizkih {6} natančnosti. velika - proizvodnja lestvice. Z globokim integracijo materialnega genoma in industrijske inteligence se vroče ekstruzijske iztisne izlete iz titanijeve zlitine premika proti novi fazi "prilagajanja in ničelnih napak.