Celoprocesové presné zápustkové kovanie zliatin titánu

Presné zápustkové kovanie titánových zliatin je efektívny proces tvárnenia takmer čistého tvaru. Zaoberá sa problémami ťažko obrobiteľných vlastností a nízkej spotreby materiáluzliatiny titánu, znižuje prídavky na obrábanie a zlepšuje rozmerovú presnosť a mechanickú stabilitu dielov. V porovnaní s konvenčným kovaním tento proces kladie prísnejšie požiadavky na kontrolu teploty, zápustiek, deformačných parametrov, mazania a ochrany. Úroveň celého procesu priamo určuje kvalitu a servisnú spoľahlivosť výkovkov.

 

 

1. Suroviny a predúprava predvalkov

Používajú sa trojnásobné VAR (Vacuum Arc Remelting). Striktne sa kontroluje stupeň vákua, rýchlosť topenia, chemické zloženie a obsah kyslíka, aby sa eliminovali vnútorné defekty. Predvalky sú presne rezané pílou, brúsené a morené, aby sa odstránili povrchové chyby. Na zaručenie stabilnej mikroštruktúry výkovkov sú potrebné jednotné a jemné pôvodné zrná.

 

2. Návrh formy a predbežná úprava

Vyberá sa lisovacia oceľ odolná voči vysokým teplotám a opotrebovaniu. Dutina matrice je navrhnutá s uhlom ponoru 3 až 5 stupňov a polomerom zaoblenia nie menším ako 5 mm a povrch dutiny je povrchovo brúsený. Formy sú predhriate na 250-350 stupňov. Geometria dutín a vôľa pri zatváraní lisovnice sa overujú pred výrobou, aby sa predišlo zlepovaniu lisovnice, praskaniu spôsobenému studeným šokom a defektom výplne.

 

3. Výber zariadenia

Nasadzujú sa vysoko presné hydraulické lisy s hmotnosťou 2500 t a viac, s rýchlosťou lisovania 50–100 mm/sa odchýlkou ​​hrúbky steny výkovkov 1 mm alebo menej. Online monitorovanie tlaku, posunu a teploty je vybavené tak, aby realizovalo uzavretú reguláciu procesných parametrov a zabezpečilo stabilnú presnosť sériovo vyrábaných výkovkov.

 

 

1. Regulácia teploty vykurovania

Segmentové kovanie sa vykonáva podľa charakteristík fázovej transformácie zliatin titánu: ozubenie sa vykonáva v oblasti fázy, aby sa rozbili hrubé zrná; konečné kovanie je dokončené v dvojfázovej oblasti +, aby sa vyrovnali vlastnosti súvisiace s plasticitou a mikroštruktúrou a obmedzilo sa hrubnutie zrna a zhoršenie húževnatosti. Kolísanie teploty polotovaru je riadené v rozmedzí ±20 stupňov, aby sa zabránilo prehriatiu alebo nedostatočnému ohrevu.

 

2. Postupy zahrievania a udržiavania

Používa sa viacstupňová schéma pomalého zahrievania, aby sa predišlo praskaniu predvalkov vyvolanému napätím na tepelnom gradiente. Po dosiahnutí kovacej teploty sa predvalky držia podľa ich hrúbky pre rovnomernú teplotu v hrúbke a zmäknutie. Ohrievanie bez oxidácie vo vákuu alebo v podmienkach inertnej atmosféry sa používa na zmiernenie oxidácie a absorpcie vodíka, aby sa zabránilo tomu, že vrstvy alfa obalu zhoršia presnosť kovania a odolnosť proti korózii.

 

 

1. Stratégia viacstupňovej deformácie kovania

Trojstupňový režim tvarovania „ľahkým predtvarovaním - vypĺňaním dutín silným úderom - veľkosťou udržiavajúcou tlak“ sa používa na zhutnenie pórov a zabezpečenie zhutnenia a rozmerovej presnosti. Viacnásobné tepelné kovanie sa používa pre špeciálne tvarované hrubostenné komponenty. Deformácia na teplo sa pohybuje od 50 % do 80 % a celková deformácia presahuje 70 %. Stredné žíhanie sa používa na zjemnenie zŕn a zmiernenie stresu. Konvenčné presné výkovky realizujú tvarovanie takmer čistého tvaru s toleranciami menšími alebo rovnými 0,1 mm a zníženými prídavkami na obrábanie.

 

2. Vysokoteplotné mazanie a antiadhézna technológia

Zliatiny titánu majú tendenciu sa lepiť na matrice pri vysokých teplotách. Grafitové alebo sklenené mazivá na vodnej báze sa používajú na vytváranie izolačných filmov na povrchoch predvalkov a matrice, ktoré znižujú trenie, zlepšujú tok kovu, zmierňujú odieranie povrchu a opotrebovanie matrice a spomaľujú pokles teploty predvalkov. Aby sa predišlo rozmerovým defektom spôsobeným nahromadením maziva, je potrebná jednotná hrúbka povlaku.

 

3. Dynamické monitorovanie počas tvárnenia

Počas celého procesu sa sleduje teplota kovania, tlak, rýchlosť lisovania a výtlak. Kovanie sa ukončí, keď teplota predvalkov Gr5 klesne pod 750 stupňov, aby sa zabránilo nízkoteplotnému praskaniu a degradácii mikroštruktúry. Chyby, ako je nedostatočný materiál, skladanie a záblesk, sa kontrolujú v reálnom čase a parametre sa dynamicky upravujú tak, aby sa stabilizovala kvalita sériovej výroby.

 

 

1. Odstupňovaná kontrola chladenia

Na výkovky a zápustky sa používajú diferencované chladiace režimy: rýchlosť chladenia zápustiek nesmie presiahnuť 20 stupňov/h; matrice sa udržiavajú pri teplote 600 stupňov počas 4 hodín a pred otvorením matrice sa pomaly ochladzujú na teplotu nižšiu ako 200 stupňov, aby sa zabránilo tepelnému praskaniu a deformácii a predĺžila sa životnosť matrice. Výkovky podliehajú riadenému chladeniu vzduchom s rýchlosťou chladenia 5-10 stupňov/min. Tým sa zabráni zvyškovému napätiu z rýchleho ochladzovania, ako aj hrubnutiu zrna a degradácii pevnosti v dôsledku príliš pomalého ochladzovania.

 

2. Presné postupy tepelného spracovania

Výkovky sa podrobia vákuovému žíhaniu, aby sa eliminovalo zvyškové napätie spôsobené kovaním, homogenizovali a zjemnili mikroštruktúru a optimalizovali výkon v oblasti pevnosti, plasticity a húževnatosti. Pre komponenty s vysokým zaťažením, ako sú časti leteckých diskov, sa pridáva riešenie a úprava starnutia, aby sa zvýšila pevnosť, tvrdosť a únavový výkon. Oxidové usadeniny a zvyškové mazivá sa po tepelnom spracovaní odstránia, aby sa uľahčilo následné obrábanie a povrchová úprava.

 

 

Ruihang má najväčšie sklady titánových a titánových produktov v oblasti Baoji. Podrobnosti pre priemyselných a leteckých kupujúcich, inžinierov a potreby obstarávania nás neváhajte kontaktovať prostredníctvom e-mailu:Sam.Rui@bjrh-titanium.com