1. Δήλωση προβλήματος
Σε μια δοκιμαστική σειρά παραγωγής σφυρηλάτησης TC4, αρκετοί πλαστές-δείκτες απόδοσης απέτυχαν, συμπεριλαμβανομένης της διάρκειας ζωής κάτω των 5 ωρών με "οδοντωτή θραύση λόγω πίεσης". Η ανάλυση θα πρέπει να ξεκινήσει από τη μεταλλουργική δομή και τη μορφολογία του TC4 και στη συνέχεια να εξετάσει τη διαδικασία σφυρηλάτησης.
2. Χαρακτηριστικά μικροδομής TC4
Το κράμα τιτανίου TC4 είναι ένα κράμα άλφα+βήτα (Ti-6Al-4V). Η ανοπτημένη δομή είναι φάση άλφα+βήτα, που περιέχει περίπου 6% του α-σταθεροποιητικού στοιχείου αλουμίνιο. Το βανάδιο σταθεροποιεί τη βήτα ασθενώς, επομένως το κλάσμα ανόπτησης βήτα είναι μικρό - περίπου 7-10%. Ανάλογα με τη θερμική επεξεργασία και τις θερμικές συνθήκες εργασίας, οι αναλογίες φάσεων, η φύση και η μορφολογία ποικίλλουν πολύ. Η βήτα transus είναι περίπου 1000 μοίρες:
| Θέρμανση & Παραμόρφωση | Δομή | Χαρακτηριστικά |
|---|---|---|
| 950 μοίρες, αέρας δροσερός | Πρωτεύον άλφα + μετασχηματισμένο βήτα | Ισορροπημένο |
| 1100 μοίρες, αέρας δροσερός | Χονδρική πλήρως μετασχηματισμένη beta (Widmanstatten) | Χαμηλότερη πλαστικότητα και αντοχή στην κρούση. καλύτερη αντίσταση ερπυσμού |
| Πάνω από το βήτα transus, μεγάλη παραμόρφωση | Δομή ύφανσης καλαθιού- | Πλαστικότητα/σκληρότητα καλύτερη από το Widmanstatten. καλή απόδοση σε υψηλή-θερμοκρασία και ερπυσμό |
| Κάτω από το βήτα transus, επαρκής παραμόρφωση | Ισοαξονική δομή | Καλύτερη συνολική απόδοση - υψηλή πλαστικότητα και σκληρότητα κρούσης |
3. Βασικές αιτίες της πτώσης της απόδοσης
Από τη μικροδομική ανάλυση, η μείωση της απόδοσης του TC4 προκαλείται συνήθως από δύο συνδέσμους στη σφυρηλάτηση: (1) πολύ υψηλή θερμοκρασία θέρμανσης - που φτάνει ή υπερβαίνει το βήτα transus, το οποίο τραχύνει τους κόκκους βήτα και μειώνει την επιμήκυνση/συρρίκνωση της τομής. (2) ανεπαρκής ή υπερβολική παραμόρφωση ενός-πλήρους. Η αντίσταση παραμόρφωσης του τιτανίου είναι υψηλή, αλλά η θερμική αγωγιμότητα είναι κακή. κατά τη διάρκεια της σφυρηλάτησης, η τοπική θερμοκρασία μπορεί να υπερβεί τη βήτα transus και η παραμόρφωση υπερμεγέθους ή μικρού μεγέθους μπορεί να χονδροποιήσει τους κόκκους.
4. Διορθώσεις και Αποτελέσματα Διαδικασιών
Διατηρήστε τη θέρμανση του billet κάτω από τη βήτα transus (οι θερμοκρασίες φούρνου και αρχίστε{0}}σφυρηλάτησης όχι πολύ υψηλές).
Χρησιμοποιήστε ελαφρύ-χτύπημα-γρήγορο σφυροκόπημα - μειώστε την παραμόρφωση ανά μεμονωμένο χτύπημα για να αποφύγετε την τοπική υπερθέρμανση και τη συσσωμάτωση ανακρυστάλλωσης.
Ρυθμίστε τη θερμική επεξεργασία μετά-σφυρηλάτησης στους 760-770 μοίρες (χαμηλότερη από την αρχική παράμετρο) - η απόκλιση θερμοκρασίας κλιβάνου πάνω από 780 μοίρες υποβαθμίζει την απόδοση.
Με αυτές τις διορθώσεις, πέρασαν όλοι οι δείκτες απόδοσης, συμπεριλαμβανομένης της διάρκειας θραύσης με οδοντωτή πίεση μεγαλύτερη από 5 ώρες. Η επαλήθευση παραγωγής με την ίδια πρακτική επιβεβαίωσε τα αποτελέσματα.
5. Συμπέρασμα
Στην παραγωγή σφυρηλατήσεων από κράμα τιτανίου TC4, ελέγχετε αυστηρά τις παραμέτρους της διαδικασίας σφυρηλάτησης: πρώτον, ελαφρύ-χτύπημα-ταχεία σφυρηλάτηση με μειωμένη παραμόρφωση με ένα-πλήγμα. δεύτερον, μετά-σφυρηλάτηση θερμικής επεξεργασίας στην περιοχή 760-770 μοιρών. Αυτό εξασφαλίζει ποιότητα σφυρηλάτησης.
6. Ευρύτερο πλαίσιο
Η σφυρηλάτηση από κράμα τιτανίου χρησιμοποιείται ευρέως στην αεροπορία και την αεροδιαστημική κατασκευή. Η ισοθερμική σφυρηλάτηση χρησιμοποιείται για εξαρτήματα κινητήρων και δομικά μέρη αεροσκαφών και ολοένα και περισσότερο για αυτοκινητοβιομηχανίες, ηλεκτρική ενέργεια και ναυτικές βιομηχανίες. Το αλουμίδιο-τιτανίου-και τα διαμεταλλικά κράματα υψηλότερης θερμοκρασίας βρίσκονται υπό ενεργό έρευνα μαζί με τις διαδικασίες παραμόρφωσής τους.
