Analýza extrúzie titánu: Kľúčové faktory ovplyvňujúce tok kovu

Horúca extrúzia hrá kľúčovú úlohutitánový materiálspracovanie. Jedinečné fyzikálno-chemické vlastnosti titánu a titánových zliatin však robia tento proces oveľa zložitejším ako v prípade zliatin hliníka, zliatin medi alebo dokonca ocele. Rovnomernosť toku kovu priamo ovplyvňuje kvalitu extrudovaných výrobkov. Dnes sa ponoríme do kľúčových faktorov ovplyvňujúcich tok kovu počas extrúzie titánového materiálu.

 

 

Výzvy vyplývajúce z prirodzených vlastností titánu

 

Titánové tyče a predvalky z titánovej zliatiny majú nízku tepelnú vodivosť, čo je charakteristika, ktorá predstavuje značné problémy pri extrúzii za tepla. Keď teplota vytláčacieho valca dosiahne 400 stupňov Celzia, teplotný rozdiel medzi povrchovou a vnútornou vrstvou predvalku môže dosiahnuť 200-250 stupňov Celzia. V spojení s účinkom zosilnenia absorpciou plynu vykazuje kov na povrchu a v strede ingotu značné rozdiely v pevnosti a plasticite, čo vedie k extrémne nerovnomernej deformácii počas vytláčania. To vedie k podstatnému dodatočnému namáhaniu v ťahu na povrchovej vrstve, čo je hlavnou príčinou trhlín a trhlín na povrchu extrudovaných výrobkov.

 

Okrem toho titánový materiál pri 980 stupňoch a 1 030 stupňoch vytvára taviteľné eutektikum s formovacími materiálmi na báze železa -alebo zliatiny niklu-, čo spôsobuje vážne opotrebovanie formy. Preto sú v súčasnosti na vytláčanie tyčí zo zliatiny titánu potrebné mazivá.

 

Základné faktory ovplyvňujúce tok kovu

 

Metóda vytláčania

Rôzne metódy extrúzie výrazne ovplyvňujú rovnomernosť toku kovu:

Spätná extrúzia je lepšia ako extrúzia dopredu, pretože mení smer a stupeň trenia medzi kovom a extrúznym valcom, čím sa znižuje odpor trenia voči toku kovu a umožňuje sa hladší tok.

Vytláčanie za studena vedie k rovnomernejšiemu toku kovu ako pri vytláčaní za tepla. Počas extrúzie za studena je kov v studenom stave s vysokou odolnosťou proti deformácii, ale stabilnou vnútornou štruktúrou zŕn, čo vedie k relatívne rovnomernej deformácii naprieč rôznymi časťami. Počas vytláčania za tepla má kov vysokú teplotu, čím sa znižuje odolnosť proti deformácii, ale nerovnomerné rozloženie teploty môže ľahko viesť k nerovnomernému toku.

 

Mazaná extrúzia je lepšia ako nemazaná extrúzia. Mazivo vytvára mazací film medzi kovom a formou, čím sa znižuje trenie a odpor, čo vedie k rovnomernejšiemu toku kovu. Metóda vytláčania preto primárne ovplyvňuje tok kovu zmenou podmienok trenia.

 

Rýchlosť vytláčania

Zvýšenie rýchlosti extrúzie zhoršuje nerovnomernosť toku kovu. Prílišná rýchlosť totiž bráni tomu, aby sa kov úplne deformoval a koordinoval jeho tok, čo vedie k nerovnomernému rozloženiu vnútorného napätia. Napríklad počas vysokorýchlostného pretláčania kov v blízkosti vnútornej steny extrúzneho valca tečie pomaly v dôsledku vysokého trenia, zatiaľ čo kov v strede tečie rýchlo, čo vytvára významný rozdiel.

 

Teplota vytláčania

Kľúčovým faktorom je, že zvýšená teplota vytláčania znižuje deformačný odpor polotovaru, ale zhoršuje nerovnomerný tok kovu. Ak sa vytláčací valec a matrica zahrejú príliš nízko, teplotný rozdiel medzi vonkajšou a vnútornou vrstvou sa zväčší, čo ďalej zhoršuje nerovnomerné prúdenie. Pretože plasticita a pevnosť kovu sa pri rôznych teplotách líšia, oblasti s vysokou-teplotou vykazujú lepšiu plasticitu a rýchlejšie toku, zatiaľ čo oblasti s nízkou-teplotou ukazujú opak. Okrem toho, čím lepšia je tepelná vodivosť kovu, tým rovnomernejšie je rozloženie teploty na čelnej strane predvalku, čo vedie k rovnomernejšiemu toku kovu.

 

Pevnosť kovu

Za rovnakých podmienok vyššia pevnosť kovu vedie k rovnomernejšiemu toku. Kovy s vysokou{1}}pevnosťou majú silné vnútorné spojenie zŕn, lepšie prenášajú napätie a umožňujú koordinovanú deformáciu rôznych častí; kovy s nízkou pevnosťou sú v dôsledku slabej väzby zŕn náchylné na lokalizovanú nerovnomernú deformáciu.

 

Die Angle

Uhol lisovnice (uhol medzi čelnou plochou lisovnice a stredovou osou) má významný vplyv na tekutosť kovu. Väčší uhol matrice má za následok nerovnomernejšie prúdenie kovu. Je to preto, že veľký uhol matrice spôsobuje nerovnomerné rozloženie odporu, keď kov prechádza matricou; kov v blízkosti vnútornej steny matrice má väčší odpor a tečie pomalšie, zatiaľ čo stred zažíva opačný. Ak sa však na vytláčanie používa matrica s viacerými otvormi, ak sú otvory matrice usporiadané primerane, prúdenie kovu v každom otvore sa môže stať rovnomernejším, čím sa zlepší celkový prietok.

 

Stupeň deformácie

Prílišné aj nedostatočné stupne deformácie vedú k nerovnomernému toku kovu. Ak je stupeň deformácie príliš malý, vnútorné napätie kovu je nízke, nedostatočné na podporu dostatočného toku, čo ľahko vedie k lokalizovaným oblastiam bez deformácie alebo nedostatočnej deformácie. Ak je stupeň deformácie príliš veľký, vnútorné napätie je príliš vysoké, čo vedie k defektom, ako sú praskliny v kove. Okrem toho kov v blízkosti deformačnej zóny prúdi rýchlejšie ako ďalej.