Dadansoddiad o wahanol fathau o grac mewn ffugio aloi titaniwm
Defnyddir aloion titaniwm yn helaeth mewn meysydd awyrofod, adeiladu llongau a biofeddygol oherwydd eu cryfder penodol uchel, ymwrthedd cyrydiad, ac ymwrthedd tymheredd uchel. Fodd bynnag, mae diffygion cracio yn dueddol o ddigwydd yn ystod y broses ffugio, gan effeithio'n ddifrifol ar ansawdd cynnyrch ac effeithlonrwydd cynhyrchu. Mae'r erthygl hon yn adolygu mathau cracio cyffredin yn systematig mewn ffugio aloi titaniwm, gan gyfuno achosion nodweddiadol â phwyntiau rheoli prosesau allweddol i ddarparu cyfeirnod technegol i'r diwydiant.
Cracio wyneb diwedd: "clwyf angheuol" ffugio cychwynnol
Cracio wynebau diwedd yw un o'r diffygion mwyaf cyffredin mewn ffugio aloi titaniwm, sy'n digwydd yn aml yn ystod y camau cynhyrfu neu dynnu. Ei nodwedd nodweddiadol yw crac sy'n lluosogi'n radical ar hyd wyneb diwedd y biled, ac mewn achosion difrifol, gall atal ffugio ymhellach. Mae'r prif achosion yn cynnwys:
Diffygion metelegol gweddilliol:Gall tynnu ceudodau crebachu yn anghyflawn ym mhen yr ingot neu'r cau oer wrth y gynffon ddod yn ffynonellau crac o dan bwysau ffugio. Er enghraifft, datblygodd ingot aloi titaniwm TC4-LC yn cracio trwy dwll ar yr ochr yn ystod y tân tynnu cyntaf oherwydd tynnu pores is-wyneb yn anghyflawn.
Graddiannau tymheredd heb ei reoli:Yn ystod y cynhyrfu, mae'r cyswllt rhwng yr wyneb pen a'r anvil morthwyl yn achosi afradu gwres yn gyflym. Yn ystod y llun, mae'r gyfradd oeri ar ran chwyddedig yr wyneb diwedd yn fwy na 30 gradd /s, gan achosi disgleirdeb lleol.
Anffurfiad anwastad:Mae gostyngiad gormodol mewn pas sengl neu gyflymder dadffurfiad gormodol yn rhwystro llif metel yng nghraidd yr wyneb diwedd, gan arwain at graciau suddedig. Mewn bar aloi titaniwm TA15 yn mesur oddeutu 85mm mewn diamedr, canfuwyd craciau mewnol hyd at 12mm o ddyfnder yn y craidd oherwydd cyflymder lluniadu gormodol.
Mesurau Ataliol: Defnyddiwch brofion ultrasonic i gael gwared ar ddiffygion ingot yn drylwyr. Gorchuddiwch wyneb pen biled gyda gwlân inswleiddio yn ystod cynhyrfu, rheolwch y gostyngiad fesul pas i lai na neu'n hafal i 15mm, a gwneud y gorau o dymheredd cynhesu anvil y morthwyl i fwy na neu'n hafal i 300 gradd.
Cracio plygu: "llofrudd wyneb" cudd "
Mae cracio plygu fel arfer yn deillio o lif metel aflonydd yn ystod y broses ffugio ac yn amlygu fel diffygion haenog ar neu o fewn y biled. Gellir categoreiddio'r mecanweithiau ffurfio yn dri math:
Diffygion cychwynnol:Ingotau sydd â chymhareb uchder-i-ddiamedr sy'n fwy na neu'n hafal i 2.5 neu rigolau gweddilliol o samplu canolradd, sy'n achosi plygu metel ar hyd y diffygion wrth ofidio. Datblygodd biled aloi titaniwm TB6 graciau plygu hyd at 8mm o ddyfnder ar ôl ffugio oherwydd rhigolau samplu heb eu casglu.
Gwallau proses:Mae'r biled yn gogwyddo yn ystod llifio, gan arwain at newid sydyn mewn croestoriad. Gall methu â sgleinio corneli miniog yn ystod fflipio 180 gradd a phrosesu parhaus achosi plygu.
Diffygion proses ategol:Gall marciau offer peiriannu, ymyrraeth graddfa ocsid, a diffygion eraill ehangu i blygiadau yn ystod ffugio dilynol.
Achos nodweddiadol: Yn ystod ffugio disg injan awyren, ni lanhawyd graddfa ocsid o'r arwyneb sy'n gwahanu, gan arwain at ddyfnder plygu gormodol a chyfradd sgrap 30%. Datrysiad: Gweithredwch y system "tri arolygiad" yn llym (hunan-arolygu, archwilio ar y cyd, ac archwiliad arbenigol), gan berfformio profion treiddgar llifynnau ar wyneb y biled i reoli dyfnder plygu i lai na neu'n hafal i 0.5mm.
Craciau Rhwygo a Mewnol: "Argyfwng Organig" dyfnach
Mae dagrau yn aml yn digwydd yn ystod y cam dadffurfiad tynnol, gan amlygu fel craciau traws. Eu hachosion sylfaenol yw:
Paramedrau dadffurfiad heb ei reoli:Mae gostyngiad gormodol neu gyfradd ostwng gormodol mewn un tocyn yn arwain at lif metel anwastad. Mewn un slab aloi titaniwm TB6, oherwydd gostyngiad un ochr o 60mm, roedd y dyfnder rhwyg yn uwch na hanner trwch y plât.
Gwisgo Offer:Mae gwisgo ar ymyl yr anghenfil yn achosi crynodiad straen. Mewn siafft cam aloi titaniwm TC4-DT arall, achosodd dadffurfiad yr anghenfil rwygo wrth y trawsnewidiad cam.
Mae craciau mewnol wedi'u cuddio yn y biled ac fe'u ceir yn gyffredin mewn deunyddiau medrydd bach (Ø llai na neu'n hafal i 90mm) neu aloion anodd eu dadffurfio (fel Ti3al a Ti2Alnb). Mae eu ffurfiant yn gysylltiedig â'r ffactorau canlynol:
Arwahanu metelegol:Mae gwahanu elfennau anhydrin fel twngsten a molybdenwm yn arwain at leihau plastigrwydd lleol. Wrth ganfod nam o aloi titaniwm TA15, darganfuwyd craciau mewnol yn y craidd, a dangosodd dadansoddiad eu bod yn cael eu hachosi gan wahanu DS.
Methiant Rheoli Tymheredd:Tymheredd siambrio isel neu ffugio gwrthdroi gan arwain at raddiannau tymheredd yn fwy na 50 gradd. Datblygodd aloi Ti60 penodol graciau mewnol hydredol yn fwy na 200mm o hyd yn y chamfer oherwydd oeri dŵr rhy gyflym.
Optimeiddio prosesau: Mabwysiadwyd proses ffugio aml-gyfeiriadol (cylchoedd ymgolli yn cynhyrfu), gydag anelio canolradd yn cael ei berfformio pan oedd yr anffurfiad cronnus yn fwy na 70%. Gosodwyd system ddelweddu thermol is -goch i sicrhau bod gwahaniaeth tymheredd y biled yn aros yn is na 30 gradd.
Cracio brau: sawdl "Achilles" aloion tymheredd uchel
Mae aloion titaniwm tymheredd uchel anodd eu dadffurfio (fel TC19 ac IMI 834) yn hynod sensitif i'r tymheredd ac maent yn dueddol o gracio brau yn ystod ffugio:
Tymheredd ffugio terfynol rhy isel:O dan y tymheredd ailrystallization, mae plastigrwydd y metel yn gostwng yn sydyn. Bu bron i ddeunydd prawf aloi titaniwm tymheredd uchel, gyda thymheredd ffugio terfynol o ddim ond 980 gradd, dorri oherwydd cracio.
Diffygion Proses Gwresogi:Arweiniodd cyfraddau gwresogi gormodol cyflym at raddiant tymheredd sy'n fwy na 100 gradd rhwng y pennau a'r canol. Dioddefodd ingot ti3al doriad brau lleol yn ystod gwresogi oherwydd lapio inswleiddio anwastad.
Dulliau oeri amhriodol:Roedd oeri dŵr ôl-ffugio yn achosi crynodiad straen. Wrth dalgrynnu aloi TC19, datblygodd craciau hydredol oherwydd cyfraddau oeri gwahaniaethol ar yr ymylon siamffrog.
Strategaethau Atal a Rheoli: Gweithredu proses wresogi fesul cam (ee, tri cham dal ar 600 gradd, 800 gradd, a 1000 gradd), gan gynnal y tymheredd ffugio terfynol o fewn 50 gradd i'r pwynt trawsnewid. Ar gyfer aloion anodd eu dadffurfio, defnyddiwch gladin asbestos. Ar gyfer aloi TA12A, cynyddodd y gyfradd cynnyrch ffugio o 63.29% i 71.45% trwy gladin asbestos.
Craciau Arwyneb a'r Haen Brau Alpha: "Lladdwyr Perfformiad" cudd "
Mae craciau wyneb yn aml yn cael eu hachosi gan dymheredd ffugio terfynol rhy isel neu amser cyswllt marw hir. Canfuwyd bod gan gragen aloi titaniwm drwodd craciau yn ystod peiriannu garw. Yr achos sylfaenol oedd ffurfio haen alffa llawn ocsigen (hyd at 0.2mm o drwch) yn ystod anelio isothermol ar ôl ffugio marw, a gynyddodd galedwch yr wyneb 30% a chynyddu disgleirdeb yn sylweddol.
Datrysiad:
Cais iraid:Defnyddiwch iraid gwydr yn ystod y wasg yn ffugio i leihau ffrithiant rhwng y biled a'r marw; Byrhau'r amser cyswllt rhwng y biled a'r isaf yn marw i lai na neu'n hafal i 2s yn ystod ffugio morthwyl.
Rheoli Atmosffer:Cynnal awyrgylch ychydig yn ocsideiddiol (cynnwys o₂ sy'n llai na neu'n hafal i 0.5%) yn y ffwrnais wrth ffugio neu driniaeth wres. Rhannau aneal gwactod gyda chynnwys hydrogen gormodol.
Mae atal a rheoli cracio mewn ffugio aloi titaniwm yn gofyn am ddull cynhwysfawr ar draws y gadwyn fetelegol, proses ac offer gyfan. Gellir lleihau'r risg o gracio yn sylweddol trwy optimeiddio'r proffil tymheredd gwresogi (ee, rheoli'r tymheredd ffugio cychwynnol 150-250 gradd uwchlaw'r pwynt trawsnewid), gweithredu prosesau ffugio aml-gyfeiriadol, a chryfhau profion ultrasonic ar-lein (amlder sy'n fwy na neu'n hafal i 2 gwaith y tân). Yn y dyfodol, gyda chymhwyso technoleg gefell ddigidol wrth ffugio efelychiad prosesau, bydd rhagfynegiad a rheolaeth cracio aloi titaniwm yn symud tuag at gywirdeb uwch, gan ddarparu cefnogaeth faterol fwy dibynadwy ar gyfer gweithgynhyrchu offer pen uchel.
