Perfformiad gofaniadau titaniwm GR5 o dan y wasg hydrolig a phroses gofannu morthwyl ffugio
Rhagymadrodd
Mae gan aloi titaniwm GR5 briodweddau cynhwysfawr da a gellir eu defnyddio mewn meysydd awyrofod, petrocemegol, peirianneg forol, cludiant a meysydd eraill. Gyda datblygiad cyflym diwydiant awyrofod Tsieina, mae'r galw am gofaniadau aloi titaniwm GR5 hefyd yn cynyddu. Felly, mae ymchwil ar gofaniadau aloi titaniwm GR5 o arwyddocâd mawr.
Mae gofannu yn dechnoleg brosesu arbennig a all wella cryfder a chaledwch deunyddiau metel yn sylweddol. Mae ganddo fanteision effeithlonrwydd cynhyrchu uchel, cost cynhyrchu isel, ac ansawdd cynnyrch da. Gyda datblygiad a chynnydd technoleg ffugio, mae technoleg ffugio hefyd yn datblygu'n gyson. a pherffeithrwydd.
Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae gofaniadau aloi titaniwm wedi cael eu defnyddio'n fwy a mwy eang yn y maes awyrofod, ac mae eu gofynion perfformiad wedi dod yn gynyddol uwch. Mae sut i baratoi gofaniadau aloi titaniwm GR5 perfformiad uchel o ansawdd uchel wedi dod yn broblem frys yn y maes awyrofod.
Proses gynhyrchu gofaniadau aloi titaniwm
Mae aloi titaniwm yn ddeunydd metel gydag eiddo cynhwysfawr rhagorol. Oherwydd ei ddwysedd isel, cryfder penodol uchel, a gwrthiant cyrydiad da, fe'i defnyddir yn helaeth mewn awyrofod, peirianneg forol a meysydd eraill. Ar hyn o bryd, mae prosesau gweithgynhyrchu aloion titaniwm yn bennaf yn cynnwys gofannu a chastio, y mae gofannu wedi'i rannu'n gofannu oer a gofannu poeth.
Mae gofannu oer yn defnyddio morthwyl gofannu i daro gofaniadau aloi titaniwm yn fertigol ar dymheredd yr ystafell, gan achosi i'r metel lifo'n araf ac yn gyfartal ar hyd y gofannu, er mwyn ffurfio microstrwythur unffurf y tu mewn i'r gofannu. Mae manteision meithrin oer yn offer syml, ystod tymheredd meithrin eang, sy'n addas ar gyfer cynhyrchu màs a chost cynhyrchu isel; yr anfanteision yw proses gofannu gymhleth, ymwrthedd dadffurfiad uchel ac amser ffugio hir.
Mae gofannu poeth yn cyfeirio at ffurfio nifer fawr o ficrostrwythur a diffygion strwythurol, megis martensite, ferrite, ac ati, y tu mewn i'r gofannu trwy allwthio poeth, gofannu isothermol, normaleiddio isothermol a phrosesau eraill. Mae manteision gofaniadau poeth yn offer syml a'r gallu i wrthsefyll grymoedd dadffurfiad mawr a thymheredd dadffurfiad; yr anfanteision yw cylchoedd cynhyrchu hir ac effeithlonrwydd cynhyrchu isel.
Yn ystod y broses ffugio o aloi titaniwm GR5, oherwydd bod ei gyfernod ehangu thermol ei hun yn wahanol i ddeunyddiau metel traddodiadol, mae ganddo ystod tymheredd ffugio eang ac eiddo prosesu poeth da.
Felly, mae gofaniadau aloi titaniwm GR5 yn cael eu cynhyrchu'n gyffredinol trwy ffugio. Er mwyn sicrhau ansawdd gofaniadau aloi titaniwm GR5, cânt eu gwresogi'n gyffredinol i ystod tymheredd proses cyn cael eu ffugio gan ddefnyddio gwasg.
Ar gyfer gofannu aloion titaniwm yn boeth, mae dau brif ddull ar hyn o bryd: un yw rhoi'r darn ffug yn y ffwrnais gwresogi a'i gynhesu i dymheredd y broses cyn ei ffugio; y llall yw ffugio'r aloi titaniwm yn boeth trwy ffugio marw poeth. Yn eu plith, mae gofannu marw poeth yn cyfeirio at ddull lle mae aloi titaniwm sydd wedi'i gynhesu i dymheredd y broses yn cael ei roi mewn mowld a'i ffurfio trwy'r mowld.
Manteision gofannu marw poeth yw ymwrthedd anffurfiad bach ac anffurfiad unffurf, a all leihau diffygion mewnol gofaniadau a gwella ansawdd a pherfformiad gofaniadau; yr anfantais yw ei fod yn gofyn am gywirdeb dimensiwn uchel a chywirdeb siâp y gofaniadau.
Mae tri phrif ddull o ffugio marw poeth o aloion titaniwm: un yw gofannu parhaus, sy'n defnyddio peiriannau i ffugio'n barhaus, sef y dull a ddefnyddir fwyaf ar hyn o bryd hefyd; mae'r llall yn ffugio lled-barhaus, sy'n golygu bod y gofaniadau'n cylchdroi yn y mowld, ond ni allant gofannu'n barhaus; mae'r trydydd yn ffugio am ddim, hynny yw, ni pherfformir cylchdro yn ystod y broses ffugio, ond gellir plygu'r gofannu.
Arsylwi a Dadansoddi Sefydliadol
Gan arsylwi ar strwythur metallograffig GR5 gofaniadau aloi titaniwm, gellir gweld bod strwythur y garw ar ôl ffugio bron yn gylchol martensite colofnog + ychydig bach o austenite cadw, tra bod strwythur y gofannu bron yn gylchol martensite colofnog + swm bach o austenite cadw. Mae gwahaniaeth amlwg rhwng y ddau gorff, ac mae gan y gwag grebachu ochrol mawr ar ôl ffugio, gan arwain at wahaniaeth ym maint ochrol y gofannu.
Yn ystod y broses ffugio, oherwydd tymheredd uchel y wasg hydrolig, mae'r aloi tymheredd uchel yn cael ei gynhesu'n gyflym i uwch na 1000 gradd, sy'n arwain at gyflymder gwresogi gofannu gormodol, diffodd annigonol ac ocsidiad arwyneb.
Ar yr un pryd, mae tymheredd gofannu gormodol hefyd yn arwain at anffurfiad gormodol yn ystod proses ffugio'r wasg hydrolig, ac mae ocsidiad a datgarburiad yn digwydd yn ystod gwresogi dilynol. Mae'r ddau reswm hyn yn arwain at wahaniaethau mawr yn niensiynau ochrol gofaniadau.
Mae dadansoddiad o ficrostrwythur y gofaniadau yn dangos bod y gyfradd oeri yn ystod y broses ffugio yn gymharol fawr, tra bod cyfradd oeri'r gwag ar ôl gofannu peiriant hydrolig yn gymharol fach. Mae'r cynnydd tymheredd gormodol yn ystod y broses ffugio yn arwain at wahaniaethau mawr yn niensiynau traws y gofaniadau. Ar yr un pryd, yn ystod y broses ffugio, mae'r grawn gofannu hefyd yn tyfu i raddau amrywiol.
Oherwydd cyfradd oeri cyflym y gwag ar ôl ffugio, mae maint grawn y gofannu yn wahanol iawn. Mae maint grawn y gofannu yn ystod y broses ffugio yn sylweddol fwy na maint grawn y gwag ar ôl gofannu gan beiriant hydrolig; mae'r microstrwythur a gynhyrchir yn ystod y broses ffugio bron yn gylchol ac yn golofnog yn bennaf. Martensite + ychydig bach o austenite cadw; yn ystod y broses ffugio, mae'r grawn gofannu yn fras ac wedi'u dosbarthu'n anwastad.
Oherwydd y tymheredd gofannu uchel, mae gan aloi titaniwm GR5 gryfder a chaledwch uchel ar dymheredd yr ystafell, tra bod y tymheredd gofannu yn rhy isel, gan arwain at allu anffurfio plastig annigonol, diffoddiad ac ocsidiad annigonol.
Yn ogystal, oherwydd tymheredd gwresogi uchel y wasg hydrolig, mae ocsidiad yn digwydd yn ystod ffugio, ac mae graddfa ocsid yn ymddangos ar wyneb y gwag ffug terfynol.
Arbrawf eiddo tynnol
Mae llawer o ffactorau'n effeithio ar briodweddau tynnol tymheredd ystafell aloi titaniwm GR5, gan gynnwys cyfansoddiad aloi, maint grawn, cyfradd straen, gradd anffurfiad, ac ati.
Yn gyntaf oll, mae diamedr y gofaniadau yn gyffredinol yn llai na diamedr bariau rholio poeth. Mae'r tymheredd anffurfio yn is wrth greu gwresogi, ac mae'n anodd rheoli graddau'r anffurfiad yn ystod y broses anffurfio. Felly, mae'r deunydd sylfaen a'r broses ffugio yn effeithio'n fawr ar briodweddau tynnol gofaniadau. O dan yr un amodau, mae priodweddau tynnol aloi titaniwm GR5 a ffurfiwyd gan wasg hydrolig yn well na'r rhai sy'n cael eu ffugio trwy ffugio morthwyl, ond mae problem allweddol yn ystod gofannu morthwyl ffugio - anffurfiad cywasgu poeth.
Oherwydd bod rhywfaint o wresogi ac oeri yn ystod proses ffugio'r wasg hydrolig, gellir rheoli'r tymheredd anffurfio a'r gyfradd anffurfio yn well yn ystod triniaeth wres, gan sicrhau plastigrwydd uwch. Oherwydd y tymheredd gwresogi is a'r gyfradd oeri gyflymach wrth greu gofannu morthwyl, nid yw plastigrwydd gofaniadau cystal â phlastigrwydd gofaniadau'r wasg hydrolig.
O dan yr un amodau, gall gofannu wella'n sylweddol briodweddau tynnol aloi titaniwm GR5 yn fwy na gofannu morthwyl. Ar gyfer gofaniadau aloi titaniwm GR5 o'r un manylebau, mae priodweddau tynnol gofannu wasg hydrolig yn well na rhai gofannu morthwyl ffugio; o dan yr un amodau, gall meithrin morthwyl ffugio wella'n sylweddol briodweddau tynnol aloi titaniwm GR5 na gofannu wasg hydrolig.
Pan fydd cryfder y cynnyrch yr un fath, mae priodweddau tynnol ôl-ffugio aloi titaniwm GR5 a luniwyd gan wasg hydrolig yn well na rhai aloi titaniwm GR5 a luniwyd gan forthwyl ffugio. Mae hyn oherwydd bod gan forgings wasg hydrolig straen gweddilliol mewnol bach oherwydd ffactorau megis anffurfiad bach, tymheredd anffurfio isel, a chyfradd anffurfio araf; ac mae priodweddau tynnol aloi titaniwm GR5 a luniwyd gan forthwylio ar ôl ffugio yn well na'r rhai ar ôl ffugio gan wasg hydrolig.
Mae hyn oherwydd wrth ffugio â morthwyl ffugio, mae straen gweddilliol mawr yn cael ei gynhyrchu yn ystod y prosesau gofannu a morthwylio, sy'n achosi straen tynnol mawr y tu mewn i'r deunydd, gan arwain at ddadffurfiad plastig mawr yn y deunydd; tra wrth ffugio gyda gwasg hydrolig, yn ystod y broses gofannu Mae'r metel mewn cyflwr sy'n llifo'n rhydd ac nid oes unrhyw straen gweddilliol y tu mewn i'r deunydd, gan sicrhau graddau dadffurfiad plastig y deunydd.
Dadansoddiad o ganlyniadau perfformiad profion mecanyddol
Mae gwerth cryfder a elongation y sampl aloi titaniwm GR5 ar ôl ffugio gyda gwasg hydrolig yn fwy na'r rhai ar ôl ffugio gyda morthwyl ffugio. Mae hyn oherwydd bod nifer fawr o elfennau amhuredd yn cael eu cynhyrchu y tu mewn i'r gofannu yn ystod y broses ffugio, ac mae presenoldeb yr elfennau amhuredd hyn yn achosi i aloi titaniwm GR5 gael ei ddadffurfio. Ailgrisialu difrifol.
Yn ystod y broses dreigl, oherwydd y pwysau treigl mawr, mae'r ffenomen crynodiad straen yn amlwg. Mae rhai elfennau amhuredd yn cael eu hallwthio i mewn i'r tu mewn i'r aloi titaniwm GR5 ac yn ffurfio cyfnod Ti-gyfoethog bras ar y ffiniau grawn, sy'n achosi i lawer iawn o ynni gael ei gynhyrchu y tu mewn i'r gofannu. Mae'r dadleoliadau a'r swyddi gwag yn darparu amodau ar gyfer dadffurfiad pellach o aloi titaniwm GR5.
Mae gwerth cryfder y sampl aloi titaniwm GR5 ar ôl ffugio â morthwyl ffugio yn is na gwerth y sampl ar ôl ffugio gyda gwasg hydrolig. Mae hyn oherwydd bod nifer fawr o ddadleoliadau a swyddi gwag yn cael eu ffurfio y tu mewn i'r gofannu yn ystod y broses gofannu morthwyl ffugio, ac mae gronynnau bach yn cael eu ffurfio ar y ffiniau grawn. Mae'r cyfnod Ti-gyfoethog yn achosi ailgrisialu amlwg o aloi titaniwm GR5.
Gellir gweld mai nodweddion torasgwrn sampl aloi titaniwm GR5 ar ôl ffugio â morthwyl ffugio yw: torasgwrn hydwyth yn bennaf, wedi'i ategu gan doriad brau lleol.
Mae hyn oherwydd y pwysau gofannu uchel yn ystod y broses gofannu morthwyl ffugio, sy'n achosi rhai elfennau amhuredd i ffurfio cyfnodau Ti-gyfoethog bras ar y ffiniau grawn. Ar yr un pryd, cynhyrchir nifer fawr o ddadleoliadau a swyddi gwag yn ystod y broses gofannu morthwyl ffugio, gan achosi newidiadau amlwg yn aloi titaniwm GR5. ffenomen ailgrisialu.
Oherwydd y tymheredd gofannu isel a chyflymder gofannu cyflym yn ystod gofannu morthwyl gofannu, mae nifer fawr o ffynonellau crac, mandyllau ac elfennau diffygiol eraill yn cael eu cynhyrchu y tu mewn i'r deunydd, gan arwain at ailgrisialu aloi titaniwm GR5 amlwg.
Rhagolygon cais a chyfeiriad datblygu
Defnyddir aloi titaniwm GR5 yn eang mewn awyrofod, offer meddygol, cludiant a meysydd eraill oherwydd ei briodweddau cynhwysfawr rhagorol. Yn enwedig yn y maes awyrofod, mae aloi titaniwm GR5 wedi dod yn brif ddeunydd.
Mae gan aloi titaniwm GR5 fanteision dwysedd isel, cryfder penodol uchel ac anystwythder penodol, ymwrthedd tymheredd uchel, a gwrthiant cyrydiad. Fe'i defnyddir yn helaeth mewn gweithgynhyrchu rhannau strwythurol allweddol megis rotorau awyrennau, cynffonau, fframiau atgyfnerthu ffiwslawdd, a phrif danciau tanwydd a thanciau tanwydd ategol.
Gan fod gan aloi titaniwm GR5 fwy o gryfder a phlastigrwydd ar dymheredd yr ystafell, mae angen triniaeth ateb yn ystod gofannu i wella ei briodweddau. Fodd bynnag, bydd strwythur aloi titaniwm GR5 yn cael ei ddosbarthu'n anwastad yn ystod y broses gofannu, a bydd cyfnod bras yn cael ei ffurfio yn ystod y broses oeri, gan arwain at ostyngiad yn eiddo mecanyddol yr aloi.
Er mwyn gwella strwythur gofannu aloi titaniwm GR5, ar hyn o bryd mae dau ddull a ddefnyddir yn gyffredin: un yw perfformio triniaeth ateb solet cyn ffugio, fel gofannu marw poeth i'r wasg hydrolig; y llall yw perfformio triniaeth ateb solet yn ystod y broses ffugio, megis gofannu morthwyl ffugio.
Mewn cynhyrchu gwirioneddol, oherwydd yr offer proses gofannu morthwyl ffugio cymhleth, gweithrediad anodd a chost cynhyrchu uchel, mae gofannu marw poeth i'r wasg hydrolig yn broses a ddefnyddir yn fwy cyffredin ar hyn o bryd.
O'i gymharu â gofannu marw poeth y wasg hydrolig, mae ansawdd wyneb gofannu morthwyl ffugio wedi'i wella'n fawr, mae'r grawn yn fwy manwl ac yn fwy unffurf, a gellir defnyddio marw gofannu marw diamedr mawr ar gyfer cynhyrchu. Fodd bynnag, mae effeithlonrwydd cynhyrchu gofannu morthwyl yn isel ac mae'r gost cynhyrchu yn uchel. Nid yw wedi disodli proses gofannu marw poeth y wasg hydrolig yn llwyr.
Yn y dyfodol, gyda datblygiad technoleg ffugio morthwyl a'r ymchwil ar dechnoleg ffugio ac offer, gellir rhagweld y bydd effeithlonrwydd cynhyrchu ac ansawdd gofaniadau morthwyl ffugio yn cael eu gwella'n fawr.
Mewn cynhyrchiad gwirioneddol, gan y bydd llawer iawn o wres, grym a llwyth effaith yn cael ei gynhyrchu yn ystod y broses ffugio, mae angen astudio dylanwad gofannu isothermol ar strwythur, priodweddau mecanyddol a bywyd mecanyddol gofaniadau trwy arbrofion efelychu thermol, a cael paramedrau proses priodol i sicrhau bod ansawdd gofaniadau.
Oherwydd effeithlonrwydd cynhyrchu uchel a gofynion offer isel y broses gofannu morthwyl ffugio, yn y dyfodol gallwn geisio defnyddio gofaniadau morthwyl ffugio i gynhyrchu rhannau strwythurol allweddol mewn meysydd awyrofod a meysydd eraill, megis cynffonau awyrennau, prif danciau tanwydd a thanciau tanwydd ategol, fframiau atgyfnerthu fuselage a rhannau strwythurol allweddol eraill. Ar gyfer rhai gofaniadau mawr yn y maes sifil cyffredinol, oherwydd eu maint mawr, mae'n anodd eu cynhyrchu gan ddefnyddio'r broses gofannu morthwyl ffugio.
Barn yr awdur
Gyda datblygiad diwydiant awyrofod fy ngwlad, mae'r gofynion ansawdd ar gyfer gofaniadau aloi titaniwm yn dod yn uwch ac yn uwch, ac mae'r broses ffugio hefyd yn un o'r ffactorau pwysig sy'n effeithio ar ansawdd gofaniadau.
Fodd bynnag, gyda datblygiad gweisg hydrolig a ffugio morthwylion yn ein gwlad, mae eu ceisiadau yn dod yn fwy a mwy eang. Fodd bynnag, oherwydd bod pris ffugio morthwylion yn gymharol uchel a bod y broses ffugio yn gymhleth, mae'n well gan y rhan fwyaf o gwmnïau awyrofod domestig ddewis gweisg hydrolig i gwblhau cynhyrchion. Cynhyrchu, ond gyda'r cynnydd yn nifer y gweisg hydrolig, mae ei broses ffugio a'i ansawdd hefyd wedi gwella'n fawr.
Ar yr un pryd, oherwydd gellir addasu'r paramedrau gofannu yn ôl anghenion yn ystod y broses ffugio, mae'r broses ffugio yn dod yn fwy a mwy hyblyg. Fodd bynnag, ar hyn o bryd, ni all technoleg ac offer y wasg hydrolig domestig Tsieina fodloni'r gofynion ar gyfer gofaniadau yn y maes awyrofod yn llawn. Felly, mae datblygiad y maes awyrofod yn gofyn am ffugio Bydd y galw am dechnoleg hefyd yn cynyddu.
cyfeiriadau
1. Yao Weidong: Ymchwil ar y broses ffugio a phriodweddau microstrwythur gofaniadau aloi titaniwm GR5. "Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics", 2017,18 (01): 1036-1037.
2. He Xiaolin: Ymchwil ar ymddygiad gweithio poeth gofaniadau aloi titaniwm yn ystod y broses ffugio. "China Forging", 2015 (11): 59-60.
3. Wei Guoli: Y sefyllfa bresennol a thuedd datblygu cynhyrchu gofaniadau aloi titaniwm ar raddfa fawr yn fy ngwlad. "Technoleg Diogelu Deunydd", 2018 (05): 23-26.
