Utjecaj procesa kovanja na mikrostrukturu i svojstva titanijumskih šipki
Titanijumska šipka 5. razredamaterijali za kovanje su uglavnom čisti titan i legure titana sa različitim komponentama. Izvorno stanje materijala uključuje titanijumske šipke, ingote, metalni prah i tekuće metale. Omjer površine poprečnog presjeka metala prije deformacije i površine poprečnog presjeka nakon deformacije naziva se omjer kovanja. Ispravan izbor omjera kovanja, razumna temperatura zagrijavanja i vrijeme držanja, razumna početna temperatura kovanja i konačna temperatura kovanja, razumna količina deformacije i brzina deformacije imaju veliku vezu s poboljšanjem kvaliteta proizvoda i smanjenjem troškova. Općenito, okrugle ili četvrtaste šipke se koriste kao praznine za male i srednje otkovke. Struktura zrna i mehanička svojstva šipke su ujednačena i dobra, oblik i veličina su tačni, kvalitet površine je dobar i pogodno je organizirati masovnu proizvodnju. Sve dok se temperatura zagrijavanja i uvjeti deformacije kontroliraju razumno, otkovci s odličnim performansama mogu se kovati bez velikih deformacija kovanja. Na avionima, legure titana se uglavnom koriste za proizvodnju glavnih komponenti naprezanja kao što su nosači, stajni trap, glavčine i zglobovi propelera; na motorima, legure titanijuma se uglavnom koriste za proizvodnju adapterskih prstenova, ventilatora točkova, diskova i lopatica kompresora, itd. zagrejanih delova.
Legure titana su veoma osetljive na parametre procesa kovanja. Promjene temperature kovanja, deformacija, deformacija i brzina hlađenja uzrokovat će promjene u mikrostrukturi i svojstvima titanijumskih legura. Kako bi se bolje kontrolisala mikrostruktura i svojstva otkovaka, poslednjih godina u proizvodnji kovanja titanijumskih legura naširoko se koriste napredne tehnologije kovanja kao što su toplo kovanje i izotermno kovanje. Koristeći konvencionalne metode kovanja, općenito govoreći, legure titana mogu nakon kovanja dobiti ravnoosne strukture, tako da imaju oblik i čvrstoću na visokoj sobnoj temperaturi. Pruža izvodljivu metodu za rješavanje formiranja velikih i složenih preciznih otkovaka titanskih šipki. Ova metoda se široko koristi u proizvodnji titanskih šipki. Jedan od najefikasnijih načina za poboljšanje fluidnosti titanijumskih šipki i smanjenje otpornosti na deformaciju je povećanje temperature predgrijavanja kalupa. Izotermno kovanje i toplo kovanje razvijeni su u poslednjih 20 ili 30 godina u zemlji i inostranstvu.
Kako poboljšati prinos titanijumske šipke razreda 5, među njima, metoda zatvorenog kovanja u kalupu može se koristiti za kovanje šipki od titanijuma. Zatvoreno kovanje mora striktno ograničiti volumen originalnog blanka, što otežava proces pripreme materijala. Da li se koristiti zatvoreno kovanje treba razmotriti sa dva aspekta profita i izvodljivosti procesa. Naknadna termička obrada i strojna obrada samo završnog blanka. Temperatura kovanja i stepen deformacije su osnovni faktori koji određuju strukturu i svojstva legure. Toplinska obrada titanijumskih šipki razlikuje se od čelika, a kovanje se obično koristi za proizvodnju oblika i veličina sličnih otpadu. Ne igra odlučujuću ulogu u strukturi legure. Stoga specifikacija procesa završnog koraka titanijumske šipke ima posebno važnu ulogu. Potrebno je učiniti da ukupna deformacija blanka ne bude manja od 30%, a temperatura deformacije ne prelazi temperaturu faznog prijelaza. Kako bi se istovremeno postigla visoka čvrstoća i plastičnost, temperatura i deformacija treba da budu raspoređeni što je ravnomjernije moguće po cijeloj deformiranoj pločici.
Nakon termičke obrade rekristalizacije, titanijumska šipka 5. razreda i ujednačenost performansi nisu tako dobri kao čelični otkovci. U oblasti intenzivnog protoka metala, malo uvećanje su zamagljeni kristali, a veliko povećanje su fini kristali jednake osovine; u području koje je teško deformirati, zbog male količine deformacije ili bez deformacije, struktura često čuva stanje prije deformacije. Stoga, kada kujete neke važne dijelove titanijumske šipke (kao što su diskovi kompresora, lopatice, itd.), pored kontrole temperature deformacije ispod TB i odgovarajućeg nivoa deformacije, vrlo je važno kontrolisati strukturu originalnog blanka. U suprotnom, krupno zrnasta struktura ili neki defekti će biti naslijeđeni u otkovku, a naknadna termička obrada se ne može eliminirati, što će dovesti do otpadanja otkovka.
U području oštrih deformacija gdje je termički efekat lokalno koncentrisan, kod kovanja otkovaka titanijumske šipke složenih oblika na čekiću. Čak i ako je temperatura zagrijavanja strogo kontrolirana, temperatura metala i dalje može premašiti TB legure. Na primjer, kada se titanijumska šipka s poprečnim presjekom u obliku slova I kuje pomoću kalupa, čekić je pretežak, a lokalna temperatura u sredini (područje mreže) nastaje zbog efekta termičkog efekta deformacije. Rub je lokalno visok za oko 100 stepeni. Osim toga, u području koje je teško deformirati i području s kritičnim nivoom deformacije, grubo zrnasta struktura sa relativno niskom plastičnošću i izdržljivošću lako se formira tokom procesa zagrijavanja nakon kovanja. Stoga su mehanička svojstva otkovaka složenih oblika na čekiću često vrlo nestabilna. Međutim, to će dovesti do naglog povećanja otpornosti na deformaciju, iako smanjenje temperature zagrijavanja kovanja može eliminirati rizik od lokalnog pregrijavanja blanka. Povećano trošenje alata i potrošnja energije zahtijevaju upotrebu snažnije opreme. Tokom kovanja otvorenog kalupa, gubitak neravnine čini 15%-20% mase praznog materijala. Tehnološki otpad steznog dijela (ako se ovaj dio mora ostaviti prema uvjetima kovanja u kalupu) čini 10% mase praznog materijala. Relativni gubitak metala od šiljaka obično je kod blanka. Za neke otkovke sa asimetričnom strukturom, velikom razlikom u površini poprečnog presjeka i djelomične otkovke koje je teško ispuniti, potrošnja bure može biti i do 50%. Iako kod zatvorenog kovanja sa kalupima nema gubitaka zaobljenosti, proces izrade blanka je komplikovan i više žljebova za više prelaznih alata će nesumnjivo povećati pomoćne troškove.
