Prestazzjoni ta 'forġa tat-titanju GR5 taħt pressa idrawlika u proċess ta' forġa tal-martell tal-forġa

Prefazju

Il-liga tat-titanju GR5 għandha proprjetajiet komprensivi tajbin u tista 'tintuża fl-ajruspazju, petrokimika, inġinerija tal-baħar, trasport u oqsma oħra. Bl-iżvilupp mgħaġġel tal-industrija tal-ajruspazju taċ-Ċina, id-domanda għall-forġa tal-liga tat-titanju GR5 qed tiżdied ukoll. Għalhekk, ir-Riċerka dwar il-forġa tal-liga tat-titanju GR5 hija ta 'sinifikat kbir.

Il-forġa hija teknoloġija ta 'proċessar speċjali li tista' ttejjeb b'mod sinifikanti s-saħħa u l-ebusija tal-materjali tal-metall. Għandu l-vantaġġi ta 'effiċjenza għolja fil-produzzjoni, spiża baxxa tal-produzzjoni, u kwalità tajba tal-prodott. Bl-iżvilupp u l-progress tat-teknoloġija tal-forġa, it-teknoloġija tal-forġa qed tiżviluppa wkoll kontinwament. u perfezzjoni.

F'dawn l-aħħar snin, forġar ta 'liga tat-titanju saru aktar u aktar użati fil-qasam aerospazjali, u r-rekwiżiti tal-prestazzjoni tagħhom saru dejjem aktar ogħla. Kif tipprepara forġa ta 'liga tat-titanju GR5 ta' kwalità għolja u ta 'prestazzjoni għolja saret problema urġenti fil-qasam aerospazjali.

Proċess ta 'produzzjoni ta' forġar ta 'liga tat-titanju

Liga tat-titanju hija materjal tal-metall bi proprjetajiet komprensivi eċċellenti. Minħabba d-densità baxxa tiegħu, is-saħħa speċifika għolja u r-reżistenza tajba għall-korrużjoni, huwa użat ħafna fl-ajruspazju, l-inġinerija tal-baħar u oqsma oħra. Fil-preżent, il-proċessi tal-manifattura tal-ligi tat-titanju jinkludu prinċipalment il-forġa u l-ikkastjar, li minnhom il-forġa hija maqsuma f'forġa kiesħa u forġa sħuna.

Il-forġa kiesħa tuża martell tal-forġa biex tolqot vertikalment forġar ta 'liga tat-titanju f'temperatura tal-kamra, u tikkawża li l-metall jgħaddi bil-mod u b'mod uniformi tul it-tul tal-forġa, sabiex jiffurmaw mikrostruttura uniformi ġewwa l-forġa. Il-vantaġġi tal-forġa kiesħa huma tagħmir sempliċi, firxa wiesgħa ta 'temperatura tal-forġa, adattata għall-produzzjoni tal-massa u spiża baxxa ta' produzzjoni; l-iżvantaġġi huma proċess ta 'forġa kumpless, reżistenza għolja ta' deformazzjoni u ħin twil ta 'forġa.

 

Il-forġa sħuna tirreferi għall-formazzjoni ta 'numru kbir ta' mikrostruttura u difetti strutturali, bħal martensite, ferrite, eċċ., ġewwa l-forġa permezz ta 'estrużjoni sħuna, forġa iżotermali, normalizzazzjoni iżotermali u proċessi oħra. Il-vantaġġi tal-forġa sħun huma tagħmir sempliċi u l-abbiltà li jifilħu forzi kbar ta 'deformazzjoni u temperaturi ta' deformazzjoni; l-iżvantaġġi huma ċikli ta 'produzzjoni twal u effiċjenza baxxa tal-produzzjoni.

Matul il-proċess tal-forġa tal-liga tat-titanju GR5, minħabba l-koeffiċjent ta 'espansjoni termali tiegħu stess li huwa differenti minn materjali tal-metall tradizzjonali, għandu firxa wiesgħa ta' temperatura tal-forġa u proprjetajiet tajbin ta 'proċessar sħun.

Għalhekk, forġar tal-liga tat-titanju GR5 huma ġeneralment prodotti mill-forġa. Sabiex tiġi żgurata l-kwalità tal-forġa tal-liga tat-titanju GR5, ġeneralment jissaħħnu għal firxa ta 'temperatura tal-proċess qabel ma jiġu falsifikati bl-użu ta' pressa.

Għall-forġa sħuna ta 'ligi tat-titanju, bħalissa hemm żewġ metodi ewlenin: wieħed huwa li tpoġġi l-biċċa falsifikata fil-forn tat-tisħin u saħħanha għat-temperatura tal-proċess qabel il-forġa; l-ieħor huwa li ssawwar sħun il-liga tat-titanju permezz ta 'forġa die sħun. Fost dawn, il-forġa sħuna tirreferi għal metodu li fih liga tat-titanju li tkun ġiet imsaħħan għat-temperatura tal-proċess titqiegħed f'moffa u ffurmata permezz tal-moffa.

Il-vantaġġi tal-forġa hot die huma reżistenza żgħira ta 'deformazzjoni u deformazzjoni uniformi, li jistgħu jnaqqsu d-difetti interni tal-forġa u jtejbu l-kwalità u l-prestazzjoni tal-forġa; l-iżvantaġġ huwa li teħtieġ preċiżjoni dimensjonali għolja u preċiżjoni tal-forma ta 'forġa.

Hemm tliet metodi ewlenin ta 'forġa hot die ta' ligi tat-titanju: wieħed huwa forġa kontinwu, li juża makkinarju biex kontinwament forġa forġa, li huwa wkoll l-aktar metodu użat fil-preżent; l-ieħor huwa forġa semi-kontinwu, li jfisser li l-forġa jduru fil-moffa, iżda ma jistgħux Forġa kontinwa hija mwettqa; it-tielet huwa forġa ħielsa, jiġifieri, l-ebda rotazzjoni ma titwettaq matul il-proċess tal-forġa, iżda l-forġa tista 'tiġi mgħawweġ.

Osservazzjoni u Analiżi organizzazzjonali

Meta tosserva l-istruttura metallografika tal-forġa tal-liga tat-titanju GR5, wieħed jista 'jara li l-istruttura tal-mogħdija mhux maħduma wara l-forġa hija martensite kolonni kważi ċirkolari + ammont żgħir ta' austenite miżmum, filwaqt li l-istruttura tal-forġa hija martensite kolonni kważi ċirkolari + ammont żgħir ta' austenite miżmuma. Hemm differenza ovvja bejn iż-żewġ korpi, u l-vojt għandu jinxtorob laterali kbir wara l-forġa, li jirriżulta f'differenza fid-daqs laterali tal-forġa.

Matul il-proċess tal-forġa, minħabba t-temperatura għolja tal-istampa idrawlika, il-liga b'temperatura għolja tissaħħan malajr għal aktar minn 1000 grad, li jirriżulta f'veloċità eċċessiva tat-tisħin tal-forġa, tkessiħ insuffiċjenti u ossidazzjoni tal-wiċċ.

Fl-istess ħin, temperatura eċċessiva tal-forġa twassal ukoll għal deformazzjoni eċċessiva matul il-proċess tal-forġa tal-istampa idrawlika, u ossidazzjoni u dekarburizzazzjoni jseħħu waqt it-tisħin sussegwenti. Dawn iż-żewġ raġunijiet iwasslu għal differenzi kbar fid-dimensjonijiet laterali tal-forġa.

Analiżi tal-mikrostruttura tal-forġa turi li r-rata tat-tkessiħ matul il-proċess tal-forġa hija relattivament kbira, filwaqt li r-rata tat-tkessiħ tal-vojt wara l-forġa tal-magni idrawliċi hija relattivament żgħira. Iż-żieda eċċessiva fit-temperatura matul il-proċess tal-forġa tirriżulta f'differenzi kbar fid-dimensjonijiet trasversali tal-forġa. Fl-istess ħin, matul il-proċess tal-forġa, il-ħbub tal-forġa jikbru wkoll fi gradi differenti.

Minħabba r-rata mgħaġġla tat-tkessiħ tal-vojt wara l-forġa, id-daqs tal-qamħa tal-forġa hija differenti ħafna. Id-daqs tal-qamħ tal-forġa matul il-proċess tal-forġa huwa akbar b'mod sinifikanti mid-daqs tal-qamħ tal-vojt wara l-forġa b'magna idrawlika; il-mikrostruttura prodotta matul il-proċess tal-forġa hija prinċipalment kważi ċirkolari u kolonni. Martensite + ammont żgħir ta 'austenite miżmuma; matul il-proċess tal-forġa, il-ħbub tal-forġa huma oħxon u mqassma b'mod irregolari.

Minħabba t-temperatura għolja tal-forġa, il-liga tat-titanju GR5 għandha saħħa u ebusija għolja f'temperatura tal-kamra, filwaqt li t-temperatura tal-forġa hija baxxa wisq, li tirriżulta f'kapaċità insuffiċjenti ta 'deformazzjoni tal-plastik, tkessiħ u ossidazzjoni insuffiċjenti.

Barra minn hekk, minħabba t-temperatura għolja tat-tisħin tal-istampa idrawlika, l-ossidazzjoni sseħħ waqt il-forġa, u l-iskala tal-ossidu tidher fuq il-wiċċ tal-vojt falsifikat finali.

Esperiment tal-proprjetà tat-tensjoni

Il-proprjetajiet tat-tensjoni tat-temperatura tal-kamra tal-liga tat-titanju GR5 huma affettwati minn ħafna fatturi, inkluża l-kompożizzjoni tal-liga, id-daqs tal-qamħ, ir-rata tat-tensjoni, il-grad ta 'deformazzjoni, eċċ.

L-ewwelnett, id-dijametru tal-forġa huwa ġeneralment iżgħar minn dak tal-vireg irrumblati bis-sħana. It-temperatura tad-deformazzjoni hija aktar baxxa waqt it-tisħin tal-forġa, u huwa diffiċli li jiġi kkontrollat ​​il-grad ta 'deformazzjoni matul il-proċess ta' deformazzjoni. Għalhekk, il-proprjetajiet tat-tensjoni tal-forġa huma affettwati ħafna mill-materjal bażi u l-proċess tal-forġa. Taħt l-istess kundizzjonijiet, il-proprjetajiet tat-tensjoni tal-liga tat-titanju GR5 falsifikata bl-istampa idrawlika huma aħjar minn dawk iffalsifikati bil-martell tal-forġa, iżda hemm problema ewlenija waqt il-forġa tal-martell tal-forġa - deformazzjoni tal-kompressjoni sħuna.

Minħabba li hemm ċertu grad ta 'tisħin u tkessiħ matul il-proċess tal-forġa tal-istampa idrawlika, it-temperatura tad-deformazzjoni u r-rata ta' deformazzjoni jistgħu jiġu kkontrollati aħjar waqt it-trattament bis-sħana, u b'hekk tiġi żgurata plastiċità ogħla. Minħabba t-temperatura ta 'tisħin aktar baxxa u r-rata ta' tkessiħ aktar mgħaġġla matul il-forġa tal-martell tal-forġa, il-plastiċità tal-forġa mhix tajba daqs dik tal-forġa tal-istampa idrawlika.

Taħt l-istess kundizzjonijiet, il-forġa tista 'ttejjeb b'mod sinifikanti l-proprjetajiet tat-tensjoni tal-liga tat-titanju GR5 aktar minn forġa bil-martell. Għal forġa tal-liga tat-titanju GR5 tal-istess speċifikazzjonijiet, il-proprjetajiet tat-tensjoni tal-forġa tal-istampa idrawlika huma aħjar minn dawk tal-forġa tal-martell tal-forġa; taħt l-istess kondizzjonijiet, forġa martell forġa jistgħu jtejbu b'mod sinifikanti l-proprjetajiet tat-tensjoni tal-liga tat-titanju GR5 minn forġa ta ' l-istampa idrawlika.

Meta s-saħħa tar-rendiment tkun l-istess, il-proprjetajiet tat-tensjoni ta 'wara l-forġa ta' liga tat-titanju GR5 falsifikata minn pressa idrawlika huma aħjar minn dawk ta 'liga tat-titanju GR5 falsifikata bil-martell tal-forġa. Dan huwa minħabba li l-forġa ta 'l-istampa idrawlika għandha stress residwu intern żgħir minħabba fatturi bħal deformazzjoni żgħira, temperatura baxxa ta' deformazzjoni, u rata ta 'deformazzjoni bil-mod; u l-proprjetajiet tat-tensjoni tal-liga tat-titanju GR5 falsifikata bil-forġa martell wara l-forġa huma aħjar minn dawk wara l-forġa bl-istampa idrawlika.

Dan għaliex meta l-forġa b'martell tal-forġa, stress residwu kbir jiġi ġġenerat matul il-proċessi tal-forġa u tal-martell, li jikkawża stress kbir ta 'tensjoni ġewwa l-materjal, li jirriżulta f'deformazzjoni plastika kbira tal-materjal; filwaqt li meta tinġabar bi pressa idrawlika, matul il-proċess tal-forġa Il-metall jinsab fi stat li jħaffef u m'hemm l-ebda stress residwu ġewwa l-materjal, u b'hekk jiġi żgurat il-grad ta 'deformazzjoni plastika tal-materjal.

Analiżi tar-riżultati tal-prestazzjoni tat-test mekkaniku

Il-valur tas-saħħa u t-titwil tal-kampjun tal-liga tat-titanju GR5 wara l-forġa bi pressa idrawlika huma akbar minn dawk wara l-forġa b'martell tal-forġa. Dan għaliex numru kbir ta 'elementi ta' impurità huma prodotti ġewwa l-forġa matul il-proċess tal-forġa, u l-preżenza ta 'dawn l-elementi ta' impurità tikkawża li l-liga tat-titanju GR5 tgħaddi minn deformazzjoni. Rikristallizzazzjoni severa.

Matul il-proċess tal-irrumblar, minħabba l-pressjoni kbira tal-irrumblar, il-fenomenu tal-konċentrazzjoni tal-istress huwa ovvju. Xi elementi ta 'impurità huma estrużi fl-intern tal-liga tat-titanju GR5 u jiffurmaw fażi oħxon b'ħafna Ti fuq il-konfini tal-qamħ, li tikkawża li jiġi prodott ammont kbir ta' enerġija ġewwa l-forġa. Id-dislokazzjonijiet u l-postijiet vakanti jipprovdu kundizzjonijiet għal aktar deformazzjoni tal-liga tat-titanju GR5.

Il-valur tas-saħħa tal-kampjun tal-liga tat-titanju GR5 wara l-forġa b'martell tal-forġa huwa aktar baxx minn dak tal-kampjun wara l-forġa bi pressa idrawlika. Dan huwa minħabba li numru kbir ta 'dislokazzjonijiet u postijiet battala huma ffurmati ġewwa l-forġa matul il-proċess tal-forġa tal-martell tal-forġa, u partiċelli żgħar huma ffurmati fuq il-konfini tal-qamħ. Il-fażi b'ħafna Ti tikkawża rikristallizzazzjoni ovvja ta 'liga tat-titanju GR5.

Jista 'jidher li l-karatteristiċi tal-ksur tal-kampjun tal-liga tat-titanju GR5 wara l-forġa b'martell tal-forġa huma: ksur prinċipalment duttili, supplimentat minn ksur fraġli lokali.

Dan huwa dovut għall-pressjoni għolja tal-forġa matul il-proċess tal-forġa tal-martell tal-forġa, li tikkawża li xi elementi ta 'impurità jiffurmaw fażijiet oħxon b'ħafna Ti fuq il-konfini tal-qamħ. Fl-istess ħin, numru kbir ta 'dislokazzjonijiet u postijiet battala huma ġġenerati matul il-proċess tal-forġa tal-martell tal-forġa, li jikkawżaw bidliet ovvji fil-liga tat-titanju GR5. fenomenu tar-rikristallizzazzjoni.

Minħabba t-temperatura baxxa tal-forġa u l-veloċità mgħaġġla tal-forġa waqt il-forġa tal-martell tal-forġa, numru kbir ta 'sorsi ta' xquq, pori u elementi oħra difettużi huma ġġenerati ġewwa l-materjal, li jirriżulta f'rikristallizzazzjoni ovvja ta 'liga tat-titanju GR5.

Prospetti ta 'applikazzjoni u direzzjoni ta' żvilupp

Il-liga tat-titanju GR5 tintuża ħafna fl-ajruspazju, tagħmir mediku, trasport u oqsma oħra minħabba l-proprjetajiet komprensivi eċċellenti tagħha. Speċjalment fil-qasam aerospazjali, liga tat-titanju GR5 saret il-materjal ewlieni.

Liga tat-titanju GR5 għandha l-vantaġġi ta 'densità baxxa, saħħa speċifika għolja u ebusija speċifika, reżistenza għat-temperatura għolja, u reżistenza għall-korrużjoni. Huwa użat ħafna fil-manifattura ta 'partijiet strutturali ewlenin bħal rotors tal-inġenji tal-ajru, dnub, frejms ta' rinfurzar tal-fuselage, u tankijiet tal-fjuwil prinċipali u awżiljarji.

Peress li l-liga tat-titanju GR5 għandha saħħa u plastiċità akbar f'temperatura tal-kamra, it-trattament tas-soluzzjoni huwa meħtieġ waqt il-forġa biex ittejjeb il-proprjetajiet tagħha. Madankollu, l-istruttura tal-liga tat-titanju GR5 se tkun imqassma b'mod irregolari matul il-proċess tal-forġa, u se tiġi ffurmata fażi oħxon matul il-proċess tat-tkessiħ, li tirriżulta fi tnaqqis fil-proprjetajiet mekkaniċi tal-liga.

Sabiex tittejjeb l-istruttura tal-forġa tal-liga tat-titanju GR5, bħalissa hemm żewġ metodi komunement użati: wieħed huwa li twettaq trattament ta 'soluzzjoni solida qabel il-forġa, bħal forġa ta' die sħun għall-istampa idrawlika; l-ieħor huwa li jwettaq trattament ta 'soluzzjoni solida matul il-proċess tal-forġa, bħal forġa tal-martell tal-forġa.

Fil-produzzjoni attwali, minħabba t-tagħmir kumpless tal-proċess tal-forġa tal-martell tal-forġa, tħaddim diffiċli u spiża għolja tal-produzzjoni, il-forġa ta 'die sħun tal-istampa idrawlika bħalissa hija proċess użat aktar komunement.

Meta mqabbla ma ' l-istampa idrawliċi hot die forġa, il-kwalità tal-wiċċ tal-forġa martell forġa tjiebet ħafna, il-ħbub huma ifjen u aktar uniformi, u die forging die b'dijametru kbir jistgħu jintużaw għall-produzzjoni. Madankollu, l-effiċjenza tal-produzzjoni tal-forġa tal-martell tal-forġa hija baxxa u l-ispiża tal-produzzjoni hija għolja. Ma ssostitwixxax kompletament il-proċess tal-forġa ta 'die sħun tal-istampa idrawlika.

Fil-futur, bl-iżvilupp tat-teknoloġija tal-forġa tal-martell tal-forġa u r-riċerka dwar it-teknoloġija u t-tagħmir tal-forġa, jista 'jiġi mbassar li l-effiċjenza tal-produzzjoni u l-kwalità tal-forġa tal-martell tal-forġa se jitjiebu ħafna.

Fil-produzzjoni attwali, peress li ammont kbir ta 'sħana, forza u tagħbija ta' impatt se jiġu ġġenerati matul il-proċess tal-forġa, huwa meħtieġ li tiġi studjata l-influwenza tal-forġa iżotermali fuq l-istruttura, il-proprjetajiet mekkaniċi u l-ħajja mekkanika tal-forġa permezz ta 'esperimenti ta' simulazzjoni termali, u tikseb parametri xierqa tal-proċess biex tiżgura li l-kwalità tal-forġa.

Minħabba l-effiċjenza għolja tal-produzzjoni u r-rekwiżiti baxxi tat-tagħmir tal-proċess tal-forġa tal-martell tal-forġa, fil-futur nistgħu nippruvaw nużaw forġa tal-martell tal-forġa biex nipproduċu partijiet strutturali ewlenin fl-ajruspazju u oqsma oħra, bħal dnub tal-inġenji tal-ajru, tankijiet tal-fjuwil prinċipali u awżiljarji, frejms ta 'rinfurzar tal-fuselage u partijiet strutturali ewlenin oħra. Għal xi forġa kbar fil-qasam ċivili ġenerali, minħabba d-daqs kbir tagħhom, huwa diffiċli li jiġu prodotti bl-użu tal-proċess tal-forġa tal-martell tal-forġa.

Opinjoni tal-awtur

Bl-iżvilupp tal-industrija tal-ajruspazju ta 'pajjiżi, ir-rekwiżiti ta' kwalità għall-forġa ta 'liga tat-titanju qed isiru ogħla u ogħla, u l-proċess tal-forġa huwa wkoll wieħed mill-fatturi importanti li jaffettwaw il-kwalità tal-forġa.

Madankollu, bl-iżvilupp ta 'preses idrawliċi u mrietel tal-forġa f'pajjiżna, l-applikazzjonijiet tagħhom qed isiru aktar u aktar mifruxa. Madankollu, minħabba li l-prezz tal-imrietel tal-forġa huwa relattivament għoli u l-proċess tal-forġa huwa kumpless, il-biċċa l-kbira tal-kumpaniji aerospazjali domestiċi jippreferu jagħżlu presses idrawliċi biex ilestu l-prodotti. Produzzjoni, iżda biż-żieda fin-numru ta 'preses idrawliċi, il-proċess tal-forġa u l-kwalità tiegħu wkoll tjiebu ħafna.

Fl-istess ħin, minħabba li l-parametri tal-forġa jistgħu jiġu aġġustati skont il-ħtiġijiet matul il-proċess tal-forġa, il-proċess tal-forġa qed isir aktar u aktar flessibbli. Madankollu, fil-preżent, it-teknoloġija u t-tagħmir ta 'l-istampa idrawlika domestika taċ-Ċina ma jistgħux jissodisfaw bis-sħiħ ir-rekwiżiti għall-forġa fil-qasam aerospazjali. Għalhekk, l-iżvilupp tal-qasam aerospazjali jeħtieġ forġa Id-domanda għat-teknoloġija se tiżdied ukoll.

referenzi
1. Yao Weidong: Riċerka dwar il-proċess tal-forġa u l-proprjetajiet tal-mikrostruttura tal-forġa tal-liga tat-titanju GR5. "Ġurnal tal-Università ta 'Beijing ta' l-Aeronawtika u l-Astronawtika", 2017,18 (01): 1036-1037.
2. He Xiaolin: Riċerka dwar l-imġieba tax-xogħol sħun tal-forġa ta 'liga tat-titanju matul il-proċess tal-forġa. "China Forging", 2015 (11): 59-60.
3. Wei Guoli: Is-sitwazzjoni attwali u t-tendenza ta 'żvilupp tal-produzzjoni ta' forġar ta 'liga tat-titanju fuq skala kbira f'pajjiżi. "Teknoloġija tal-Protezzjoni tal-Materjal", 2018 (05): 23-26.