Дослідження технології гарячого штампування прутка з титанового сплаву

Ми проаналізували переваги часткового завантаження гаряче штампування у фасонну технологіюпроаналізували механічні властивості та мікроструктуру поковкиі дійшов висновку, що метод часткового навантаження та технологія гарячого штампування у форму дозволяють отримати надійні якісні вироби з титанових сплавів з механічними властивостями, набагато кращими за проектні вимоги, і можуть задовольнити основні вимоги підприємств до якості прутків з титанових сплавів. Результати наших досліджень можуть допомогти сприяти використанню цієї технології та надати посилання для вдосконалення процес кування.

Прутки з титанових сплавів зазвичай мають високу структуру армування, складну форму, великі розміри деталей та високі вимоги до точності виготовлення прутків, що робить прутки з титанових сплавів важкими в обробці. Традиційний метод обробки прутків з титанових сплавів заснований на їх куванні в заготовки простої форми, а потім в поєднанні з сучасною обробкою з числовим програмним управлінням та іншими методами обробки їх по черзі, що збільшує вартість обробки і значно знижує міцність і якість одержуваної продукції.

Тому пошук стабільної продуктивності обробки покращує використання технології матеріалів, коли поточна нагальна потреба вирішити одну з проблем. Процес штампування - це нова технологія обробки прутків з титанових сплавів, яка може зменшити витрати на обробку та покращити використання матеріалу.

1. Технологія гарячого об'ємного штампування прутків з локальним навантаженням

1.1 Огляд технології формування з частковим завантаженням

Поковки з прутків є складними круглими поковками, виготовленими з прутків та арматури, причому полотно та арматура збільшують складність кування. Тому в процесі проектування формування кування необхідно враховувати вплив тиску штампу на кування. Для того, щоб ефективно запобігти загальному навантаженню в процесі гарячого кування штампу, що викликає велику кількість потоку металу вздовж радіального напрямку, а потім з'являється вихор, складання, безлад та інші явища, використовуються місцева навантажувальна подушка та кільцева подушка. Випробувальну заготовку розміщують посередині кільцевого килимка під час випробування на деформацію гарячого штампування. Частковий навантажувальний килимок розміщується між заготовкою та верхньою матрицею, що може ефективно забезпечити повне заповнення деформації потоку металу в порожнину матриці, ефективно уникаючи проблем вихору, турбулентності тощо вздовж радіального потоку.

Гаряче кування штампувального типу, спричинене технологією обробки формування, зазвичай використовується в загальному методі навантаження, загальній технології навантаження в процесі формування. При заповненні арматурного прутка певною мірою опір заповнення прутка значно збільшився, в результаті чого велика кількість металів уздовж центру потоку прутка протікає навколо або вздовж радіального потоку і викликає безлад, складання, вихор та інші явища, і, нарешті, робить кування заповнення не на місці, роблячи якість кування не на рівні стандарту. Припустимо, загальний метод завантаження змінюється на метод поетапного формування часткового завантаження в процесі заповнення. У цьому випадку напрямок потоку металу можна ефективно контролювати, щоб метал міг бути повністю заповнений до дна арматури, уникаючи проблеми течії металу в радіальному напрямку в найбільшій мірі. Ймовірність вищезазначених проблем можна краще уникнути.

1.2 Основні етапи технології формування з частковим завантаженням

Процес формування гарячого кування штампування розбивається на два основні етапи відповідно до характеристик поковок прутків, що підлягають випробуванню. Перший крок - це етап попереднього формування заготовки прутка; процес полягає у створенні осьової деформації заготовки під впливом місцевого тиску оціночної колодки, заповненні нижнього ребра матриці та інших позицій з пріоритетом та транспортуванні потоку металу вздовж радіального напрямку до повного заповнення положення кільцевої колодки; оскільки відносна площа контакту між матрицею та заготовкою в процесі заповнення невелика, в поєднанні зі швидкістю деформації потоку металу є високошвидкісною, тому при місцевому навантаженні тепловтрати заготовки під час процесу невеликі. Можна отримати попередньо сформовану частину заготовки. На основі першого етапу попередньо сформована частина остаточно формується, тобто кільцева накладка та часткова навантажувальна накладка видаляються з кування прутка, а попередньо сформована частина нагрівається до 950 ° C і поміщається в нижню порожнину матриці для остаточного процесу формування. Товщина заготовки поступово стоншується під час процесу постформовки, тому площа контакту з матрицею поступово збільшується. Крім того, деформаційне навантаження значно зростає через швидке зниження температури під час остаточного формування.

1.3 Характеристики мікроструктури гарячештамповане кування прутків після формування

Після двох важливих етапів гарячого штампування поковки відпалювали і спостерігали за мікроструктурою поковок.

Оскільки температура відпалу близька до температури фазового перетворення титанового прутка, вміст початкової α-фази в мікроструктурі титанового сплаву є відносно невеликим. Дефектоскопічний аналіз поковок показав, що явних деформаційних дефектів у поковках не виявлено, що свідчить про надійність якості прутків, отриманих цим методом.

Порівняно з традиційним процесом кування, технологія кування гарячого штампування з частковим завантаженням значно покращила коефіцієнт використання сировини, значно зменшила відходи матеріалів та опосередковано зменшила вартість кування. Таким чином, метод часткового навантаження та технологія гарячого кування у форму дозволяють отримати надійні якісні вироби з титанових сплавів з механічними властивостями, набагато кращими за проектні вимоги, і можуть задовольнити основні вимоги підприємств до якості прутків з титанових сплавів.

2. Вступ до загального традиційного процесу гарячого кування штампів

Стандартна технологія гарячого штампування прутків, на додаток до технології формування під місцевим навантаженням, включає в себе стандартний процес кування:

• ① Технологія кування α + β, технологія в умовах середньої швидкості деформації буде α-сплавом або α + β-сплавом в технології кування β-перехідної температури, технологія має переваги низької вартості, простоти експлуатації, більш широкого застосування; технологія в процесі кування схильна до місцевого перегріву, легко викликає тріщини на поверхні поковок, але з удосконаленням технології процесу кування поступово і успішно куються поковки з високою точністю і гладкою обробкою поверхні;
• ② β-технологія кування, технологія знаходиться в β-фазі високотемпературних умов титанового сплаву для завершення процесу кування, з високою точністю поковок, перевагами невеликої стійкості до деформації, значно покращують термін служби поковок; мікроструктура титанового сплаву в інтерфейсі кристалів α-фази значно збільшилася, в основному в організації сітчастого кошика, покращує опір повзучості та міцність титанового сплаву;
• ③ Технологія суб-бета кування - це процес кування, при якому поковки нагріваються в бета-фазі. На відміну від цього, процес кування і формування завершується в двофазній області. Технологія має схожі характеристики з бета-ковкою, яка в основному руйнує граничну альфа-фазу першою в процесі кування. Альфа-фаза в прикордонній області поступово трансформується в альфа-еквіасіалізацію, покращуючи таким чином загальні характеристики титанового сплаву.

3. Висновок

Підводячи підсумок, брусок з титанового сплаву має широкі перспективи застосування в сучасних галузях завдяки своїм чудовим характеристикам. У статті за вихідну точку взято технологію формування гарячого штампування прутка з титанового сплаву, проаналізовано переваги технології формування гарячого штампування з двох аспектів, проаналізовано механічні властивості та мікроструктуру поковок та зроблено висновок, що обраний у цій статті спосіб навантаження та технологія формування гарячого штампування дозволяють отримати надійні якісні вироби з титанових сплавів, механічні властивості яких набагато кращі за проектні вимоги, і можуть задовольнити вимоги підприємства до якості прутка з титанових сплавів. Механічні властивості набагато кращі за проектні вимоги і можуть відповідати основним вимогам підприємства до якості прутків з титанових сплавів.

Джерело:  Китай Пруток з титанового сплаву: www.titaniuminfogroup.com