Титан і його сплави мають численні виняткові властивості, включаючи низьку щільність, високу питому міцність, чудову стійкість до корозії та хорошу біосумісність. Вони широко використовуються в різних секторах, таких як аерокосмічна промисловість, нафтохімія, біомедична інженерія та національна оборона. Завдяки довгостроковому-впровадженню технологій, незалежним дослідженням і розробкам, а також просуванню застосувань, титанова промисловість Китаю увійшла у фазу швидкого розвитку зі стабільним зростанням виробництва, зміцнюючи свою позицію як головного гравця у світовій титановій промисловості. Останніми роками попит на титан і його сплави продовжує зростати, середовище їх експлуатації стало різноманітнішим, процеси формування ускладнилися, а вимоги до характеристик матеріалів постійно зростали.
Пластмасова обробка — це техніка виробництва, яка використовує зовнішню силу для індукції пластичної деформації матеріалів, у результаті чого досягається бажана форма, мікроструктура та властивості. Загальні методи обробки пластмас включають кування, прокатку, екструзію, витягування та прядіння. Однак титан і його сплави виявляють підвищену міцність і твердість разом зі зниженою пластичністю і в'язкістю під час пластичної деформації. Обробка також може легко призвести до таких проблем, як розтріскування поверхні, окислення та надмірна шорсткість, що може негативно вплинути на механічні властивості, стійкість до корозії та подальшу точність складання компонентів. В останні роки нова технологія суперпластичного формування (SPF) набула широкого застосування, значно покращуючи проблеми формування титанових сплавів.
В даний час технології обробки пластмас охоплюють як традиційні, так і нові методи. Вибір відповідної технології обробки пластику має вирішальне значення для підвищення якості титану та виробів із титанових сплавів. У цій статті розглядається хід досліджень і статус застосування основних методів обробки пластмас для титану та його сплавів (кування, прокатка, екструзія тощо) і пропонуються перспективи щодо майбутніх тенденцій розвитку.
Для отримання додаткової інформації, будь ласка, відвідайте наше посилання на продукт: https://www.lyhsmetal.com/titanium/rectangular-titanium-tube.html
Традиційні методи обробки пластику
Кування
Кування - поширений спосіб обробки металевих деталей. Він передбачає застосування тиску, щоб викликати пластичну деформацію, отримуючи таким чином деталі потрібної форми та мікроструктури. Завдяки особливостям кристалічної структури титанових сплавів, вироби з них дуже чутливі до параметрів кування (наприклад, температура, ступінь деформації), що вимагає суворого контролю процесу. Під час кування зерна титану реорганізуються і стають більш щільними, внутрішні домішки і порожнечі усуваються, частково знімаються внутрішні напруги.
Отже, однорідність матеріалу, чистота, механічні властивості та якість поверхні покращуються. Однак його недоліки також очевидні: відносно низька ефективність виробництва, значні проблеми в управлінні процесом і труднощі в обробці деталей зі складною геометрією.
Прокатка
Прокатку віддають перевагу за низьку вартість і зручність експлуатації. Металеві матеріали піддаються серйозній деформації під час прокатки, і коригування параметрів процесу може змінити їх мікроструктуру та механічні властивості. За температурою обробки прокатку поділяють на гарячу і холодну. Гаряча прокатка, що виконується при підвищених температурах, дозволяє усунути дефекти заготовки і допускає великі деформації. В областях високої деформації відбувається динамічне відновлення і рекристалізація. Холодна прокатка зазвичай не викликає відновлення або перекристалізації, але може підвищити міцність матеріалу та якість поверхні. Зазвичай він використовується як кінцевий етап у виробництві листів і смуг.
Additionally, annealing can be incorporated during rolling to control deformation, or bending distortions can be directly corrected. In recent years, rolling technology in China has developed rapidly, becoming a crucial forming method for titanium and titanium alloy products like plates, bars, and tubes. Compared to forging, rolling offers higher efficiency, greater product precision, and significantly lower production costs, making it suitable for low-cost manufacturing of titanium alloys. Plates are categorized by thickness into thick plates (>4,76 мм) і тонкі пластини (менше або дорівнює 4,76 мм). Товсті пластини піддають гарячій-прокатці до кінцевих розмірів, тоді як тонкі пластини можуть піддаватися гарячій прокатці з наступною холодною прокаткою або більш ефективним методам, таким як пакувальна прокатка, гаряча пакувальна прокатка або виробництво-на-рулон. Прутки в основному виготовляються за допомогою-технологій обробки з великою деформацією.
Для отримання додаткової інформації, будь ласка, відвідайте наше посилання на продукт: https://www.lyhsmetal.com/titanium/titanium-machined-parts.html
Екструзія
Екструзійне формування, застосовуючи тривісну напругу стиску, забезпечує велику пластичну деформацію та покращує комплексні характеристики виробів. Він пропонує такі переваги, як широке застосування, висока ефективність виробництва та відносно простий процес, що робить його поширеним методом виробництва труб і прутків із титанового сплаву. На основі зв’язку між напрямком потоку металу та рухом пуансона екструзію можна класифікувати на пряму (пряму), зворотну (непряму), комбіновану та радіальну екструзію. Через сильну віддачу титану та його сплавів процес деформації екструзією складніший, ніж у інших сплавів, тому температура екструзії та параметри процесу є особливо важливими.
Порівняно з куванням і прокаткою, екструзія легше досягає деформації металів із низькою-пластичністю та з’єднання різнорідних металів. Це також дозволяє уникнути потреби у дорогих повних наборах конструкцій матриць, пропонуючи високу ефективність обробки та гнучкість виробництва. Однак через унікальні фізичні та хімічні властивості титанових сплавів під час екструзії можуть виникнути такі проблеми, як підвищення температури, підвищена стійкість до деформації та залипання матриці. Вибір відповідних методів змащування та мастильних матеріалів є ключовим для ефективного зменшення сили екструзії, продовження терміну служби матриці та покращення якості продукту, і став критичною технологією у виробництві екструзії титанового сплаву. Крім того, такі фактори, як конструкція екструзійної матриці та параметри процесу, впливають на якість профілів із титанового сплаву.
Основні параметри включають коефіцієнт екструзії (λ), температуру нагріву заготовки та швидкість екструзії. Коефіцієнт екструзії залежить від типу сплаву, методу екструзії, вимог до продукту та потужності преса. Мастила для скла можуть ефективно захистити заготовку під час нагрівання та забезпечити змащення під час екструзії. Крім того, швидкість екструзії впливає не тільки на властивості продукту та якість поверхні, але й на силу екструзії. Надмірна швидкість може призвести до нерівномірного течії металу; відповідні швидкості екструзії, як правило, нижче 200 мм/с.
Нові технології обробки пластику
Титан і його сплави характеризуються високою стійкістю до деформації і складною мікроструктурною еволюцією при гарячій обробці. Звичайні методи обробки пластмас, такі як кування, прокатка та екструзія, часто не можуть створити складні форми. Технологія Superplastic Forming (SPF) ефективно вирішує цю проблему. Це високоефективний метод виготовлення компонентів, придатний для матеріалів, таких як певні титанові сплави, які виявляють надпластичність за певних внутрішніх і зовнішніх умов. Використання SPF може не тільки знизити витрати на виробництво, але й значно підвищити ефективність формування. Він став важливим методом обробки титанових сплавів і широко використовується в аерокосмічному секторі.
Основні методи SPF включають надпластичне розтягування, надпластичне штампування, надпластичну екструзію та надпластичне формування видуванням (формування під тиском газу). SPF пропонує такі переваги, як велика деформація, відсутність шийки, низька напруга текучості та хороша формувальність. Методи сильної пластичної деформації (SPD) можуть покращити міцність і в’язкість матеріалу, досягаючи покращених комплексних властивостей.
Основні методи SPD включають кручення під високим{0}}тиском (HPT), обробку/зварювання з перемішуванням тертям (FSP/FSW), рівноканальне кутове пресування (ECAP), накопичувальний роликовий зв’язок (ARB) і багато-спрямоване кування (MDF). Крім того, щоб відповідати суворим вимогам до матеріалів у різних середовищах експлуатації, дослідники поєднали SPF із традиційними методами, такими як кування, прокатка, екструзія та витягування, розробивши різні технології деформації композитів, які були ретельно вивчені. Останніми роками сфера досліджень SPF постійно розширюється, але глибина досліджень залишається недостатньою. Багато роботи ще на теоретичній та експериментальній стадії. Потрібні подальші дослідження внутрішніх механізмів і правил обробки надпластичного формування для титанових сплавів, а також удосконалення методів обробки, обладнання, якості компонентів, ефективності виробництва та розширення діапазонів застосування.
Для отримання додаткової інформації, будь ласка, відвідайте наш продукт за посиланням: https://www.lyhsmetal.com/titanium/titanium-rectangular-bar.html
Дифузійне зварювання (DB), також відоме як дифузійне зварювання, — це-технологія зварювання в твердому стані, за якої матеріали приводять у контакт за певної температури та тиску, досягаючи щільного з’єднання завдяки тривалій дифузії атомів. Це забезпечує з’єднання-великої площі з мінімальною залишковою напругою. Коли температура суперпластичного формування матеріалу близька до його температури дифузійного з’єднання, SPF і DB можуть бути завершені в одному циклі нагрівання/тиску для створення локально або цілісно посилених структур або більш складних монолітних компонентів. Це перетворилося на процес суперпластичного формування/дифузійного склеювання (SPF/DB). Технологія SPF/DB була широко досліджена та застосована в авіації, пропонуючи такі переваги, як: ① Формування кількох частин у монолітну структуру за один цикл нагрівання, що зменшує витрати; ② Велика деформація без-тріщин із мінімальною залишковою напругою та високою точністю формування; ③ Відмінні загальні характеристики конструкції з підвищеною стійкістю до втоми та корозії.
Поточні вимоги до обробки компонентів в аерокосмічній, автомобільній та високо-технологічній галузях підкреслюють легкість, високу міцність-міцність, точність, високу ефективність і екологічність. Багато процесів прецизійного формування пластику вимагають спеціальних матриць і можуть бути-енергоємними. Технологія інкрементального формування привернула увагу завдяки подоланню недоліків традиційного прецизійного формування, таких як висока специфічність матриці та споживання енергії. Однак є відносно небагато звітів про дослідження поетапного формування титанового сплаву. Існуючі процеси мають такі недоліки, як сприйнятливість до дефектів формування, низька стабільність формування та складне дороге обладнання.
Існує багато методів пластичної обробки титану та його сплавів, кожен із яких має свої переваги та недоліки. Відповідний процес слід вибирати на основі конкретних вимог, загалом дотримуючись таких принципів: надійна та проста робота; задоволення потреб у продуктивності продукту; низька вартість процесу. Оскільки області застосування титану та його сплавів продовжують розширюватися, безперервно розробляються та досліджуються ефективні, високо{2}}якісні й-дешеві нові технології та процеси (такі як SPF, SPF/DB, композиційне поступове формування тощо). Завдяки триваючим-поглибленим дослідженням нових технологій і методів обробки титанових сплавів якість продукції та конкурентоспроможність продовжуватимуть покращуватися.
