Kif tagħmel forn tal-forġa tat-titanju?
Fil-manifattura ta 'livell għoli-u makkinar ta' preċiżjoni, forġar tat-titanju, minħabba s-saħħa għolja tagħhom, reżistenza għall-korrużjoni, u proprjetajiet ħfief, saru materjali ewlenin għal komponenti kritiċi bħal xfafar tal-magni tal-ajru-u partijiet strutturali tal-vetturi spazjali. Bħala t-tagħmir tal-qalba fil-proċess tal-forġa, il-forn tal-forġa tat-titanju għandu jkun iddisinjat biex jaqbel preċiżament mal-proprjetajiet fiżiċi tal-ligi tat-titanju-konduttività termali baxxa, reżistenza għolja ta 'deformazzjoni, u sensittività ta' ossidazzjoni tat-temperatura għolja-. Mis-sistema tat-tisħin għall-istruttura tad-die, mill-kontroll tat-temperatura għall-proċessi tal-lubrikazzjoni, kull aspett għandu jkisser il-konfini tekniċi tal-forġa tradizzjonali tal-metall biex tinkiseb deformazzjoni perfetta tal-plastik tal-ligi tat-titanju.
It-tieqa dejqa tat-temperatura tal-forġa u s-sensittività estrema għall-ossidazzjoni tal-ligi tat-titanju jiddeterminaw direttament il-loġika tad-disinn tal-qalba tas-sistema tat-tisħin tal-forn tal-forġa tat-titanju. Il-forġa tradizzjonali ta 'l-azzar tal-karbonju tista' topera f'firxa wiesgħa ta 'temperatura ta' 800-1200 grad, filwaqt li t-temperatura ottimali tal-forġa għal-ligi tat-titanju (bħal TC4) hija kkonċentrata bejn 900-950 grad; li taqbeż din il-medda b'20 grad jista 'jwassal għall-qawwi jew qsim tal-qamħ. Għalhekk, fran tal-forġa tat-titanju jeħtieġu teknoloġija ta 'kontroll tat-temperatura ta' żona doppja: iż-żona ta 'tisħin prinċipali ssaħħan b'mod preċiż il-billetta għat-temperatura fil-mira bl-użu ta' wajers ta 'reżistenza jew kolji ta' induzzjoni, filwaqt li ż-żona ta 'żamma żżomm l-uniformità tat-temperatura permezz ta' arja sħuna li tiċċirkola, bid-differenza fit-temperatura kkontrollata fi ħdan ± 5 gradi . Per eżempju, forn tal-forġa tat-titanju użat minn kumpanija tal-forġa aerospazjali, meta ssaħħan ingott tat-titanju φ600mm, timpjega kurva tat-tisħin segmentata (tisħin fi 300 grad / h sa 600 grad , imbagħad f'150 grad / h sa 950 grad), flimkien ma 'temperatura infra-aħmar differenza bejn il-wiċċ ta' termometru u jnaqqas il-billetta f'ħin reali mill-wiċċ tal-billetta. il-grad konvenzjonali 80 sa 15 grad, tnaqqas b'mod sinifikanti xquq interni kkawżati minn stress termali.
Id-disinn tas-sistema tad-die huwa essenzjali biex jingħelbu l-konġestjonijiet tekniċi fil-fran tal-forġa tat-titanju. Ligi tat-titanju għandhom fluwidità fqira u viskożità għolja; forġa konvenzjonali imut huma suxxettibbli għal backflow tal-metall jew teħel minħabba frizzjoni eċċessiva. Għalhekk, titanju forġa forn imut jeħtieġu struttura b'żewġ -saffi: is-saff ta 'ġewwa huwa nikil-ibbażat liga ta' temperatura għolja-(bħal liga K3), kapaċi jiflaħ temperaturi sa 1000 grad u ma jirreaġixxix kimikament ma 'ligi tat-titanju; is-saff ta 'barra huwa skeletru ta' l-azzar tal-karbonju, imkessaħ minn kanali ta 'ċirkolazzjoni ta' l-ilma biex jipprevjeni li d-die tittratta minħabba temperaturi għoljin fit-tul. Ir-raġġ tal-kantuniera tad-die jeħtieġ li jkun 30% akbar minn dak tal-forġa tal-azzar imut biex titnaqqas il-konċentrazzjoni tal-istress; il-ħruxija tal-wiċċ tal-kavità tad-die jeħtieġ li tiġi kkontrollata taħt Ra0.8μm, u lubrikant ibbażat fuq il-grafita-ilma- jiġi sprejjat biex jitnaqqas il-koeffiċjent tal-frizzjoni minn 0.5 għal 0.05. Kumpanija żviluppat die tal-forġa iżotermali għall-produzzjoni ta 'xfafar ta' liga tat-titanju TC11. Billi stabbilizzaw it-temperatura tad-die f'920 grad (differenza fit-temperatura mill-billetta Inqas minn jew ugwali għal 30 grad) u bl-użu ta 'pressa idrawlika ta' 500 tunnellata għal estrużjoni bil-mod (veloċità ta 'deformazzjoni 0.5mm/s), il-fluss kontinwu tal-forġa tjieb b'suċċess għal 98%, jaqbeż ħafna l-75% ta' konvenzjonali għall-ġingar.
L-aġġornament intelliġenti tas-sistema ta 'kontroll tat-temperatura huwa aspett ewlieni ieħor tal-iterazzjoni teknoloġika tal-fran tal-forġa tat-titanju. Taħt 850 grad, ir-reżistenza għad-deformazzjoni tal-ligi tat-titanju tiżdied b'mod esponenzjali; pereżempju, ir-reżistenza għad-deformazzjoni tal-liga TC4 f'700 grad hija erba 'darbiet dik f'950 grad. Għalhekk, fran tal-forġa tat-titanju jeħtieġ li jintegraw moduli ta 'kontroll tat-temperatura b'ħafna -stadji: l-istadju tat-tisħin juża algoritmu PID biex jikkontrolla b'mod preċiż ir-rata tat-tisħin; l-istadju tal-forġa juża monitoraġġ doppju b'termometri infra-aħmar u thermocouples biex jaġġusta l-qawwa tat-tisħin f'ħin reali; u l-istadju tat-tkessiħ juża tkessiħ ta 'l-arja fi stadji (l-ewwel tkessiħ rapidu f'600 grad, imbagħad tkessiħ naturali fi 300 grad) biex jiġi evitat preċipitazzjoni anormali -fażi minħabba tkessiħ eċċessivament rapidu. Forn intelliġenti tal-forġa tat-titanju żviluppat minn istitut ta 'riċerka, billi daħħal 12-il sett ta' sensuri tat-temperatura u algoritmi AI, naqqas il-firxa tal-varjazzjoni tat-temperatura tal-forġa minn ± 15-il grad sa ± 3 gradi, u żied is-saħħa tat-tensjoni tat-temperatura tal-kamra tal-forġa ta 'liga tat-titanju TC18 minn 1100MPa sa 1% sa 1% sa 150MPa.
Minn diski tat-turbini f'magni ta' l-ajru-għal bwieq ta' pressjoni f'sottomarini tal--baħar fond, skoperti teknoloġiċi fil-fran tal-forġa tat-titanju qed ifasslu mill-ġdid il-konfini tal-manifattura-high-end. Il-valur ewlieni tiegħu jinsab mhux biss fil-kisba ta 'formazzjoni ta' preċiżjoni ta 'ligi tat-titanju, iżda wkoll fil-ftuħ tal-potenzjal aħħari tal-proprjetajiet tal-materjal permezz tal-kontroll koordinat tat-temperatura, l-istress u l-lubrikazzjoni. Bl-integrazzjoni profonda ta 'teknoloġiji ta' simulazzjoni numerika (bħal DEFORM-3D) u l-Internet Industrijali, fran tal-forġa tat-titanju qed jaqilbu minn "mmexxija mill-esperjenza-" għal "mmexxija mid-dejta", li jipprovdu assigurazzjoni tal-proċess aktar affidabbli għall-applikazzjoni ta 'ligi tat-titanju f'ambjenti estremi. Din l-interazzjoni preċiża tat-temperatura u l-forza fl-aħħar mill-aħħar se tmexxi l-manifattura Ċiniża lejn preċiżjoni ogħla u affidabbiltà akbar.
