Celoprocesní přesné zápustkové kování slitin titanu

Přesné zápustkové kování titanových slitin je účinný proces tváření téměř čistého tvaru. Řeší bolestivá místa obtížných obrobitelných vlastností a nízkého využití materiáluslitiny titanu, snižuje přídavky na obrábění a zlepšuje rozměrovou přesnost a stabilitu mechanických vlastností dílů. Ve srovnání s konvenčním kováním tento proces klade přísnější požadavky na kontrolu teploty, zápustek, deformačních parametrů, mazání a ochrany. Úroveň celého procesu přímo určuje kvalitu a provozní spolehlivost výkovků.

 

 

1. Suroviny a předúprava sochorů

Jsou přijaty trojnásobné VAR (Vacuum Arc Remelting). Je prováděna přísná kontrola stupně vakua, rychlosti tání, chemického složení a obsahu kyslíku, aby se odstranily vnitřní defekty. Sochory jsou přesně řezány pilou, broušeny a mořeny, aby se odstranily povrchové vady. Pro zaručení stabilní mikrostruktury výkovků je vyžadována stejnoměrná a jemná původní zrna.

 

2. Návrh formy a předúprava

Vybírá se vysokoteplotně odolná a otěruvzdorná ocel pro tváření za tepla. Dutina formy je navržena s úhlem úkosu 3°–5° a poloměrem zaoblení minimálně 5 mm a povrch dutiny je povrchově broušen. Formy jsou předehřáté na 250-350 stupňů. Geometrie dutiny a vůle při uzavírání lisovnice jsou před výrobou ověřeny, aby se zabránilo slepování lisovnice, praskání při studených rázech a defektům výplně.

 

3. Výběr zařízení

Nasazeny jsou vysoce přesné hydraulické lisy o hmotnosti 2500 t a více, s rychlostí lisování 50–100 mm/sa odchylkou tloušťky stěny výkovků menší nebo rovnou 1 mm. Online monitorování tlaku, posuvu a teploty je vybaveno pro realizaci uzavřené smyčky řízení procesních parametrů a zajištění stabilní přesnosti sériově vyráběných výkovků.

 

 

1. Regulace teploty topení

Segmentové kování se provádí podle fázově-transformačních charakteristik slitin titanu: ozubení se provádí v oblasti fáze, aby se lámala hrubá zrna; konečné kování je dokončeno ve dvoufázové oblasti +, aby se vyrovnaly vlastnosti související s plasticitou a mikrostrukturou a omezilo se hrubnutí zrna a zhoršení houževnatosti. Kolísání teploty polotovaru je řízeno v rozmezí ±20 stupňů, aby se zabránilo přehřátí nebo nedostatečnému ohřevu.

 

2. Postupy zahřívání a udržování

Je použito vícestupňové schéma pomalého zahřívání, aby se zabránilo praskání sochoru způsobenému namáháním v teplotním gradientu. Po dosažení kovací teploty jsou předvalky drženy podle jejich tloušťky pro rovnoměrnou průchozí tloušťkovou teplotu a měknutí. Zahřívání bez oxidace ve vakuu nebo v inertní atmosféře se používá ke zmírnění oxidace a absorpce vodíku, aby se zabránilo tomu, že vrstvy alfa pouzdra zhorší přesnost kování a odolnost proti korozi.

 

 

1. Strategie vícestupňové deformace kování

Třístupňový režim tvarování „předtvarování lehkým foukáním - vyplňování dutin silným foukáním - velikost zadržující tlak“ je použit ke zhutnění pórů a zajištění zhuštění a rozměrové přesnosti. Vícenásobné tepelné kování se používá u silnostěnných součástí speciálního tvaru. Deformace na teplo se pohybuje od 50 % do 80 % a celková deformace přesahuje 70 %. Mezilehlé žíhání se provádí za účelem zjemnění zrn a uvolnění napětí. Konvenční přesné výkovky realizují tváření téměř čistého tvaru s tolerancemi menšími nebo rovnými 0,1 mm a sníženými přídavky na obrábění.

 

2. Technologie vysokoteplotního mazání a přilnavosti

Slitiny titanu mají tendenci se při vysokých teplotách lepit na matrice. Grafitová nebo skleněná maziva na vodní bázi se používají k vytváření izolačních filmů na površích sochorů a matric, které snižují tření, zlepšují tok kovu, zmírňují oděr povrchu a opotřebení matrice a zpomalují pokles teploty sochoru. Aby se zabránilo rozměrovým vadám způsobeným nahromaděním maziva, je vyžadována jednotná tloušťka povlaku.

 

3. Dynamické monitorování během tváření

Během procesu se sleduje teplota kování, tlak, rychlost lisování a posun. Kování musí být ukončeno, když teplota předvalků Gr5 klesne pod 750 stupňů, aby se zabránilo nízkoteplotnímu praskání a degradaci mikrostruktury. Vady, jako je nedostatečný materiál, skládání a fleky, jsou kontrolovány v reálném čase a parametry jsou dynamicky upravovány tak, aby se stabilizovala kvalita sériové výroby.

 

 

1. Odstupňovaná regulace chlazení

Na výkovky a zápustky se používají rozdílné režimy chlazení: rychlost chlazení zápustky nesmí překročit 20 stupňů/h; matrice jsou udržovány při teplotě 600 stupňů po dobu 4 hodin a před otevřením matrice pomalu ochlazovány na teplotu nižší než 200 stupňů, aby se zabránilo tepelnému praskání a deformaci a prodloužila se životnost matrice. Výkovky podléhají řízenému chlazení vzduchem rychlostí ochlazování 5–10 stupňů/min. Tím se zabrání zbytkovému napětí z rychlého ochlazování, stejně jako hrubnutí zrna a degradaci pevnosti v důsledku příliš pomalého chlazení.

 

2. Přesné postupy tepelného zpracování

Výkovky jsou podrobeny vakuovému žíhání, aby se eliminovalo zbytkové pnutí způsobené kováním, homogenizovaly a zušlechťovaly mikrostrukturu a optimalizovaly výkon v oblasti pevnosti, plasticity a houževnatosti. U komponentů s vysokým zatížením, jako jsou části leteckých disků, se přidává řešení a ošetření stárnutím, aby se zvýšila pevnost, tvrdost a únavový výkon. Oxidové okuje a zbytková maziva se po tepelném zpracování odstraní, aby se usnadnilo následné obrábění a povrchová úprava.

 

 

Ruihang má největší sklady produktů Titanium & Titaniums v oblasti Baoji. Podrobnosti pro průmyslové a letecké kupující, inženýry a potřeby nákupu, neváhejte nás kontaktovat prostřednictvím e-mailu:Sam.Rui@bjrh-titanium.com