Sut i wneud ffwrnais gofannu titaniwm?
Mewn gweithgynhyrchu pen uchel a pheiriannu manwl gywir, mae gofaniadau titaniwm, oherwydd eu cryfder uchel, eu gallu i wrthsefyll cyrydiad, a'u priodweddau ysgafn, wedi dod yn ddeunyddiau craidd ar gyfer cydrannau hanfodol megis llafnau injan aero a rhannau strwythurol llongau gofod. Fel yr offer craidd yn y broses gofannu, rhaid dylunio'r ffwrnais gofannu titaniwm i gydweddu'n union â phriodweddau ffisegol aloion titaniwm-dargludedd thermol isel, ymwrthedd dadffurfiad uchel, a sensitifrwydd ocsideiddio tymheredd uchel. O'r system wresogi i'r strwythur marw, o reoli tymheredd i brosesau iro, rhaid i bob agwedd dorri trwy ffiniau technegol gofannu metel traddodiadol i gyflawni dadffurfiad plastig perffaith o aloion titaniwm.
Mae'r ffenestr tymheredd ffugio cul a sensitifrwydd eithafol i ocsidiad aloion titaniwm yn pennu rhesymeg dylunio craidd system wresogi ffwrnais gofannu titaniwm yn uniongyrchol. Gall gofannu dur carbon traddodiadol weithredu o fewn ystod tymheredd eang o 800-1200 gradd, tra bod y tymheredd gofannu gorau posibl ar gyfer aloion titaniwm (fel TC4) wedi'i grynhoi rhwng 900-950 gradd; gall mynd y tu hwnt i'r ystod hon o 20 gradd arwain at frasu neu gracio grawn. Felly, mae angen technoleg rheoli tymheredd parth deuol ar ffwrneisi ffugio titaniwm: mae'r prif barth gwresogi yn cynhesu'r biled i'r tymheredd targed yn union gan ddefnyddio gwifrau gwrthiant neu goiliau sefydlu, tra bod y parth dal yn cynnal unffurfiaeth tymheredd trwy gylchredeg aer poeth, gyda'r gwahaniaeth tymheredd yn cael ei reoli o fewn ±5 gradd. Er enghraifft, mae ffwrnais gofannu titaniwm a ddefnyddir gan gwmni gofannu awyrofod, wrth wresogi ingot titaniwm φ600mm, yn defnyddio cromlin gwresogi segmentiedig (gwresogi ar 300 gradd / h i 600 gradd, yna ar 150 gradd / h i 950 gradd), ynghyd ag adborth amser real o thermomedr isgoch, gan leihau'r gwahaniaeth tymheredd rhwng y ganolfan 8 gradd a'r bil confensiynol 0 gradd 5 gradd. , gan leihau'n sylweddol craciau mewnol a achosir gan straen thermol.
Mae dyluniad y system marw yn allweddol i oresgyn tagfeydd technegol mewn ffwrneisi ffugio titaniwm. Mae gan aloion titaniwm hylifedd gwael a gludedd uchel; gofannu confensiynol yn marw yn dueddol o ôl-lifiad metel neu glynu oherwydd ffrithiant gormodol. Felly, mae ffwrnais gofannu titaniwm yn marw angen strwythur dwy haen: mae'r haen fewnol yn aloi tymheredd uchel sy'n seiliedig ar nicel (fel aloi K3), sy'n gallu gwrthsefyll tymereddau hyd at 1000 gradd ac nad yw'n adweithio'n gemegol ag aloion titaniwm; sgerbwd dur carbon yw'r haen allanol, wedi'i oeri gan sianeli cylchrediad dŵr i atal y marw rhag meddalu oherwydd tymheredd uchel hirfaith. Mae angen i radiws cornel y marw fod 30% yn fwy na radiws gofannu dur i leihau crynodiad straen; mae angen rheoli garwedd wyneb y ceudod marw yn is na Ra0.8μm, a chwistrellir iraid sy'n seiliedig ar ddŵr graffit i leihau'r cyfernod ffrithiant o 0.5 i 0.05. Datblygodd cwmni farw ffugio isothermol ar gyfer cynhyrchu llafnau aloi titaniwm TC11. Trwy sefydlogi'r tymheredd marw ar 920 gradd (gwahaniaeth tymheredd o'r biled Llai na neu'n hafal i 30 gradd) a defnyddio gwasg hydrolig 500 tunnell ar gyfer allwthio araf (cyflymder dadffurfiad 0.5mm / s), llwyddwyd i wella llif parhaus y gofaniadau i 98%, sy'n llawer uwch na'r 75% o gofannu confensiynol.
Mae uwchraddio deallus y system rheoli tymheredd yn agwedd graidd arall ar iteriad technolegol ffwrneisi ffugio titaniwm. O dan 850 gradd, mae ymwrthedd dadffurfiad aloion titaniwm yn cynyddu'n esbonyddol; er enghraifft, mae ymwrthedd dadffurfiad aloi TC4 ar 700 gradd bedair gwaith yn fwy na 950 gradd. Felly, mae angen i ffwrneisi ffugio titaniwm integreiddio modiwlau rheoli tymheredd aml-gam: mae'r cam gwresogi yn defnyddio algorithm PID i reoli'r gyfradd wresogi yn fanwl gywir; mae'r cam gofannu yn defnyddio monitro deuol gyda thermomedrau isgoch a thermocyplau i addasu'r pŵer gwresogi mewn amser real; ac mae'r cam oeri yn defnyddio oeri aer fesul cam (oeri cyflym cyntaf ar 600 gradd, yna oeri naturiol ar 300 gradd) er mwyn osgoi dyddodiad annormal -cyfnod oherwydd oeri rhy gyflym. Mae ffwrnais gofannu titaniwm smart a ddatblygwyd gan sefydliad ymchwil, trwy fewnosod 12 set o synwyryddion tymheredd ac algorithmau AI, wedi lleihau'r ystod amrywiad tymheredd gofannu o ± 15 gradd i ± 3 gradd , gan gynyddu cryfder tynnol tymheredd ystafell gofaniadau aloi titaniwm TC18 o 1100MPa i 1250MPa a'r estyniad o 1% o 2%.
O ddisgiau tyrbin mewn peiriannau aero i gyrff gwasgedd mewn llongau tanfor môr dwfn, mae datblygiadau technolegol mewn ffwrneisi gofannu titaniwm yn ail-lunio ffiniau gweithgynhyrchu pen uchel. Mae ei werth craidd yn gorwedd nid yn unig wrth ffurfio aloion titaniwm yn fanwl gywir, ond hefyd wrth ddatgloi potensial eithaf priodweddau materol trwy reolaeth gydgysylltiedig tymheredd, straen ac iro. Gydag integreiddio dwfn technolegau efelychu rhifiadol (megis DEFORM-3D) a'r Rhyngrwyd Diwydiannol, mae ffwrneisi ffugio titaniwm yn symud o "brofiad" i "a yrrir gan ddata," gan ddarparu sicrwydd proses mwy dibynadwy ar gyfer cymhwyso aloion titaniwm mewn amgylcheddau eithafol. Yn y pen draw, bydd y cydadwaith manwl hwn o dymheredd a grym yn gwthio gweithgynhyrchu Tsieineaidd tuag at drachywiredd uwch a mwy o ddibynadwyedd.
