Как коването на титан променя формата на парче метал

В-индустриите с висока производителност само здравината на материала никога не е достатъчна. Това, което наистина определя надеждността, е дали вътрешната структура на метала може да издържи на екстремен стрес, топлина, натиск и дългосрочна-умора. Ето защо титанови изковки се превърнаха в предпочитан избор за космически, медицински, морски и енергийни приложения.

По дефиниция коването е производствен процес, при който се прилага натиск върху метална заготовка с помощта на оборудване за коване, което води до пластична деформация и постигане на желаната форма, размер и механични характеристики. Това е един от основните клонове на технологията за формоване на метали.

Въпреки това, от гледна точка на производството, коването не е просто оформяне на метал -, а пълна реконструкция на характеристиките на материала.

По време на процеса на топене на метала, дефекти като порьозност и едри отлети зърна са неизбежни. Основната стойност на коването е, че може:

• Елиминирайте вътрешни дефекти като порьозност на отливката
• Оптимизирайте и усъвършенствайте микроструктурата
• Поддържайте непрекъснат поток от метални зърна

Ето защо критичните компоненти, използвани при високо-натоварване, голямо-ударение или екстремни среди - като аерокосмически конструкции, енергийно оборудване и медицински импланти -, обикновено се правят от изковки, а не от отливки или заварени части.

Когато мислите за коване, може да си представите ковач, който изковава нажежен метал във форма. Традиционното ръчно коване датира отпреди повече от 2000 години в древен Китай.

След индустриалната революция коването постепенно се механизира. Днес модерното коване се е превърнало в силно контролирана инженерна дисциплина, включваща:

• Контрол на температурата
• Контрол на налягането
• Контрол на микроструктурата

Съвременното коване е по-скоро "хирургия на материали". Всеки градус температура, всеки тон налягане и всеки път на деформация трябва да бъдат прецизно проектирани и контролирани.

Дори малко отклонение може да доведе до повреда на продукта.

С напредването на технологията за коване производителите постепенно преминаха от конвенционални стомани към високо{0}}сплави.

Сред тях,Ti-6Al-4V(Титан клас 5) се превърна в основен материал в-индустрии от висок клас поради следните причини:

• Висока якост
• Отлична пластичност и ковакост
• Изключителна устойчивост на корозия
• Отлична биосъвместимост

Ето защо се използва широко в:

• Компоненти на авиационни двигатели
• Медицински импланти като изкуствени стави
• Оборудване за химическа обработка
• Дълбок{0}}инженерни системи

Трябва обаче да се подчертае един важен момент:

Крайната производителност на Ti-6Al-4V зависи не само от неговия химически състав, но и от самия процес на коване.

Коването разгражда едрите отлети зърна и насърчава рекристализацията, образувайки фина и равномерна равноосна микроструктура. Без този процес дори високо{1}}качественият състав на сплавта не може да постигне напълно своя потенциал за ефективност.

1. Подготовка на материала

След топенето титановите блокове се обработват машинно в чисти заготовки и щранговата секция се отстранява, за да се осигури вътрешно качество.

2. Отопление: Разлика от 10 градуса може да бъде критична

Титановите сплави обикновено се нагряват до 900 градуса –950 градуса (в областта на + фазата) за коване.

За Ti-6Al-4V температурата на бета трансус е приблизително 980 градуса –1010 градуса.

Титанът е изключително чувствителен към температура. Строго е забранено превишаването на областта на бета фазата - щом това се случи, растежът на зърното се ускорява бързо, което води до трайно влошаване на свойствата.

Въз основа на нашия производствен опит, 3-тонен, φ600 mm титанов блок от клас 5 изисква приблизително 5,5 часа време за накисване след достигане на целевата температура.

Процесът е строго контролиран на етапи:

• Отопление
• Достигане на температура
• Накисване
• Изпускане на пещ

Всяка партида се записва в температурен дневник на коване, включително пълни криви на нагряване.

При коването на титан ±10 градуса не е допустимо отклонение - това е критичен праг:

• Твърде високо: едри зърна, намалена якост, по-ниска пластичност
• Твърде ниско: лоша пластичност, напукване по време на коване

Ето защо използваме двоен-контрол на температурата на пещта и пълна проследимост за термичната история на всяка заготовка.

3. Коване: „Разрушаването и рисуването“ е по същество реконструкция на микроструктура

Поставете нагрятата заготовка в ковашката машина и внимателно контролирайте температурата и деформацията (обикновено 30%–50%). Процесът не е предназначен за постигане на крайната форма в една стъпка.

Работната последователност е: първо рисуване, след това разместване, повтарящи се 2–3 цикъла („два до три цикъла на разместване и изтегляне“).

Разстройващо

Разстройването компресира заготовката, което я прави по-къса и по-дебела. Височината намалява, докато площта на напречното-сечение се увеличава и става по-равномерна.

рисуване

Изтеглянето удължава и намалява дебелината на заготовката. Площта на напречното-сечение намалява, докато дължината се увеличава.

Този цикъл се повтаря 2-3 пъти. Същността на процеса е:

Дендритните ляти зърна са напълно разбити → настъпва прекристализация → образува се равномерна фина равноосна зърнеста структура.

Този процес често се описва като металургична трансформация и микроструктурно усъвършенстване на материала.

1. Прецизен контрол на температурата

Оптималният диапазон на коване за титанови сплави обикновено е30 градуса – 50 градусапод температурата на бета трансус.

Процесният прозорец е изключително тесен и изисква високоточни системи за управление на пещта.

2. Голям капацитет на хидравличната преса

При коването на титан по-голямата сила не винаги е по-добра.

Това, което има значение, е равномерна, контролирана деформация от повърхността до сърцевината.

В сравнение с коването с чук, хидравличните преси осигуряват:

• По-бавна и по-равномерна деформация
• По-добра вътрешна плътност
• Намалена сегрегация
• По-нисък риск от вътрешни пукнатини
• По-последователни механични свойства

3. Екипна координация

Коването на титан не е процес от един-оператор, а непрекъснат работен процес от няколко-лица.

От измерването на температурата, обработката на заготовките и прехвърлянето в пещта до контрола на коването и проверката на размерите, всяка стъпка трябва да бъде тясно координирана.

При високи температури дори забавяне от няколко секунди може да изтласка материала извън приемливия прозорец за обработка, което пряко засяга крайното качество.

Следователно стабилната координация на екипа е също толкова важна, колкото и възможностите на оборудването.

Коването само по себе си не завършва продукта.

След коване титановите материали все още могат да съдържат:

• Остатъчно напрежение
• Нестабилна микроструктура
• Не-равномерно разпределение на фазите

Термичната обработка е необходима за:

• Облекчете вътрешния стрес
• Стабилизира структурата на + фазата
• Балансирайте здравина, пластичност и издръжливост

Без топлинна обработка кован титаниев компонент все още трябва да се счита за полу{0}}завършен продукт.

В Baoji Zecheng Metal Materials Co., Ltd., ние третираме коването на титан като напълно контролирана инженерна система.

Множество VAR цикли на топене

Ние използваме 2–3 VAR цикъла на топене, за да намалим риска от примеси и сегрегация, като гарантираме стабилен и постоянен химичен състав.

Много{0}}етапно коване

Чрез повтарящи се цикли на нагряване и деформация, едрите ляти зърна постепенно се разграждат и рафинират в плътна и равномерна равноосна структура.

Строг контрол на топлинна обработка

Различните приложения изискват различни режими на термична обработка.

Чрез прецизно контролиране на температурата и скоростта на охлаждане, ние постигаме стабилна и балансирана комбинация от здравина, пластичност и издръжливост.

Разгледайте още продукти в нашияКолекция от титанови изковки

 

Като професионален производител на титанови ковани, ние гарантираме, че всеки продукт преминава четири инспекции преди изпращане:

Повърхностна проверка

Проверка за пукнатини, гънки и повърхностни дефекти.

Проверка на размерите

Осигуряване на 100% съответствие с чертежите и необходимите допуски.

Ултразвуково изследване

Откриване на вътрешни дефекти като порьозност, включвания и пукнатини.

Тестване от-трети страни

Независима проверка на механичните свойства и микроструктурата.

Едва след преминаване на четирите етапа продуктът се допуска до опаковане и изпращане.

Ние не произвеждаме "достатъчно близки" титанови изковки.

В: Защо коването на титан е по-скъпо от коването на стомана?

О: Основните причини включват:

• Изключително тесен температурен прозорец на коване (±10 градуса срещу ±150 градуса за стомана)
• По-висока устойчивост на деформация
• Ниска топлопроводимост
• По-високи изисквания към оборудването
• По-висок процент на скрап

В резултат на това коването на титан има по-високи разходи и технически бариери.

Въпрос: Защо са необходими многократни цикли на разстройване и рисуване?

О: Тъй като повтарящата се деформация е най-ефективният и стабилен начин за усъвършенстване на структурата на зърното.

• Твърде малко цикли → недостатъчно усъвършенстване
• Твърде много цикли → риск от напукване и намалена ефективност

Балансираният процес е важен.

Въпрос: Какви размери титанови изковки можете да произвеждате?

A: Baoji Zecheng Metal Materials Co., Ltd. е специализирана в изковки от титан и титанови сплави и предлага:

• Диапазон на размерите: φ50mm – φ600mm
• Видове продукти: пръти / пръстени / дискове / блокове / изковки по поръчка
• Поддържани стандарти:
• Космонавтика: AMS стандарти
• Медицински: ASTM F136 / ASTM F67
• Индустриален: ASTM B381
• Предлагат се персонализирани чертежи и бързи оферти.

Референции

• Наръчник на ASM, том 14: Формоване и коване
• Преглед на спецификациите на титаниева сплав AMS 4928
• ASTM B381 Спецификация на титанови изковки
• Защо титанът клас 5 е толкова скъп? Блог