Производство на титанов кован пръстен: Процес, дефекти, топлинна обработка и ръководство за проверка

С повече от десет години опит в коването на титан, нашите клиенти често ни задават същия въпрос:

"Защо пръстенът от титан е много по-труден и скъп за производство от пръстен от стомана?"

Всъщност представянето на aкован пръстен от титанзависи не само от самия материал, но по-важно от процеса на коване на титанов пръстен. За взискателни приложения като космическо, морско инженерство и енергийно оборудване, квалифицираният титанов пръстен трябва да премине през няколко критични производствени етапа, включително подготовка на заготовката, нагряване, пробиване, разширяване на пръстена, валцуване на пръстена, термична обработка и проверка на качеството. Ако някой от тези процеси не се контролира правилно, крайната микроструктура, механичните свойства и експлоатационният живот на пръстена могат да бъдат засегнати.

Въз основа на дългогодишния опит на Zecheng Metal в производството на титанови изковки, тази статия обяснява ключовите технически аспекти на коването на титаниеви пръстени, включително принципите на коване, производствения процес и мерките за контрол на качеството.

Титановият пръстен е компонент с форма на пръстен-, произведен от търговски чист титан или титанови сплави чрез коване, валцоване на пръстени и машинна обработка.

По време на процеса на коване върху титанова заготовка се прилагат високи сили на натиск, за да се оформи необходимата форма. По време на този процес пластичната деформация модифицира структурата на зърното, позволявайки на потока на зърното да се изравни с формата на детайла. Това значително подобрява механичните свойства на материала.

Според класа на материала титановите ковани пръстени могат да бъдат разделени на две категории:

• Търговски чисти титанови пръстени (като степен 1 ​​и степен 2)
• Пръстени от титанова сплав (като степен 5 и степен 12)

Въпреки че титановите сплави предлагат предимства като ниска плътност (приблизително 4,45–4,51 g/cm³), високо съотношение -към-тегло и отлична устойчивост на корозия, качеството на крайния продукт все още зависи до голяма степен от контрола на процеса по време на цялата операция на коване.

Научете повече за нашите Продукти с титанов пръстен

Разгледайте нашата пълна гама отТитанови изковки

Таблицата по-долу показва стандартната процедура за коване, използвана в нашия цех. Всеки процес се наблюдава внимателно от опитни оператори, за да се гарантира стабилно качество на продукта.

За големи тънкостенни титаниеви ковани пръстени типичният производствен процес е:

Рязане на заготовки → Изрязване и пробиване → Разширяване на пръстена → Корекция на височина → Груба обработка → Валцоване на пръстени → Термична обработка след -коване

За някои продукти може също да се използва процес на коване срещу изкривяване:

Рязане на заготовки → Пробиване → Предварително валцоване → Окончателно валцоване на пръстени → Горещо разширение (920–980 градуса) → Топлинна обработка на разтвора → Топло разширение (550–600 градуса)

Ако сте нов в коването на титан, може да се чудите:

„Стоманеният пръстен може да бъде произведен много по-ефективно, така че защо коването на титаниевия пръстен е много по-бавно?“

Въз основа на нашия опит в производството, основните предизвикателства при коването на титанов пръстен са следните.

1. Ниската топлопроводимост прави пластичната деформация по-трудна

Титанът има топлопроводимост от приблизително 17 W/(m·K), което е само около една-четвърт от тази на конвенционалната стомана.

Това означава, че топлината не може да се пренася равномерно в цялата заготовка по време на коване. Могат да възникнат значителни температурни разлики между повърхността и сърцевината, което може да доведе до неравномерна пластична деформация и локализирани топлинни напрежения.

2. Титанът има много тесен температурен прозорец на коване

ИзползванеТитан клас 5 (Ti-6Al-4V)като пример, неговата бета трансус температура е приблизително 995 градуса. Препоръчителната температура на коване обикновено е между 850 градуса и 1150 градуса.

Ако температурата е твърде ниска, устойчивостта на деформация се увеличава и могат да се появят повърхностни пукнатини. Ако температурата е твърде висока, може да се получи прекомерен растеж на зърната, което има сериозно въздействие върху механичните свойства на кования пръстен.

3. Титанът има висока химическа реактивност

Титанът лесно реагира с кислород, водород и азот при повишени температури, образувайки крехки повърхностни слоеве и замърсяващи слоеве.

Поради тази причина всички титанови заготовки в нашето производство се режат с помощта на лентови триони, а не с пламъчно рязане, за да се избегнат окисляване и зони,-засегнати от топлина, причинени от локализирано прегряване. В допълнение, уплътнението на пещта и нагряващата атмосфера трябва да бъдат внимателно контролирани по време на процеса на нагряване.

4. По-трудно е да се поддържа еднаква микроструктура в големите пръстени

С увеличаването на размера на кован пръстен от титан поддържането на еднаква вътрешна микроструктура става все по-предизвикателно.

При действителното производство е по-вероятно големите пръстени да развият не-равномерно разпределение на зърната и локализирани микроструктурни вариации. Следователно, в допълнение към разработването на подходящ процес на коване, също така е от съществено значение да се контролира коефициентът на деформация, процесът на топлинна обработка и не-разрушителното изпитване (NDT), за да се осигурят постоянни микроструктурни и механични свойства в целия пръстен.

Дори и с добре{0}}контролиранпроцес на коване на титанов пръстен, все още могат да възникнат дефекти, ако някой етап от производството не се управлява правилно. Разбирането на тези често срещани дефекти може да ви помогне да оцените по-добре качеството на aкован пръстен от титани изберете надежден производител.

1. Дефекти на сегрегация

Дефектите на сегрегацията включват бета сегрегация, бета петна, богата на титан -сегрегация и ивична алфа сегрегация.

Сред тях интерстициалната алфа{0}}стабилизирана сегрегация (алфа сегрегация тип I) се счита за най-вредна. Често се придружава от микроскопични кухини и пукнатини и съдържа повишени нива на кислород, азот и други интерстициални елементи, което прави засегнатата област по-крехка.

2. Метални включвания

Металните включвания обикновено възникват по време на процеса на топене на суровината. Типичните примери включват включвания на молибден, причинени от ненапълно разтопени елементи с висока -точка на топене-, както и замърсяване от фрагменти от карбидни инструменти или остатъчен волфрам от заваръчни електроди, въведени по време на обработката.

Включванията прекъсват непрекъснатостта на материала и могат лесно да станат места за започване на пукнатини при циклично натоварване. Поради тази причина те са един от основните дефекти, които се проверяват чрез ултразвуково изследване (UT).

3. Коване на пукнатини

Въз основа на нашия производствен опит повечето пукнатини при коване са тясно свързани с контрола на температурата на коване, дизайна на процеса на деформация и качеството на заготовката.

Ето защо, след всеки основен етап на деформация, ние проверяваме състоянието на повърхността на детайла и незабавно отстраняваме оксидната нагар и незначителните повърхностни пукнатини, за да предотвратим разпространението на дефекти по време на следващите операции по коване.

4. Празнини

Празнините могат да съществуват като изолирани дефекти или в групи. Те обикновено произхождат от вътрешни дефекти в суровината или кухини, които не са напълно заварени по време на коването.

Въпреки че някои кухини са много малки, те могат да ускорят разпространението на пукнатини от умора при дългосрочно-циклично натоварване и да намалят експлоатационния живот на компонента. Следователно, ултразвуковото изследване (UT) е от съществено значение за откриването на тези вътрешни дефекти.

5. Прегрята микроструктура

Тъй като титановите сплави имат ниска топлопроводимост, прегряването може да възникне не само поради неправилно нагряване, но и в резултат на топлината, генерирана по време на пластичната деформация в процеса на коване. Това може да доведе до образуването на прегрята микроструктура на Widmanstätten, което може да повлияе неблагоприятно на механичните свойства на кования пръстен.

6. Остатъчни кухини от свиване

Остатъчните кухини при свиване възникват главно по време на процеса на леене на слитък. Ако съотношението на деформация по време на последващото коване е недостатъчно, тези кухини може да не се затворят напълно и могат да останат вътре в готовата изковка.

За критични титаниеви изковки, използвани във взискателни приложения, ние обикновено извършваме ултразвуково изпитване (UT) на входящите суровини и внимателно контролираме съотношението на изковаване, за да намалим риска от вътрешни дефекти.

Проверката на качеството наковани пръстени от титанобикновено се разделя на разрушителен тест и не{0}}неразрушителен тест (NDT).

Разрушително тестване

Изпитване на механичните свойства

Измерете якостта на опън, границата на провлачване, удължението и намаляването на площта, за да оцените цялостните механични характеристики на материала.

Тестване на твърдост

Проверете дали твърдостта след топлинна обработка отговаря на определените изисквания за проектиране.

Анализ на химичния състав

Анализирайте съдържанието на титан, алуминий, ванадий, кислород, азот, водород, желязо и други елементи, за да гарантирате съответствие със стандартите за материали, като напр.Титан клас 2 и титан клас 5.

За поръчки, изискващи сертификат за материал, резултатите от инспекцията обикновено се записват в протокола за изпитване на материала и се доставят заедно с готовите продукти.

Не{0}}деструктивен тест (NDT)

• Ултразвуково изследване (UT)

Използва се за откриване на вътрешни пукнатини, кухини, включвания, липса на свързване и други вътрешни дефекти. Това е един от най-често използваните методи за проверка на титанови изковки.

• Изпитване на пенетрант (PT)

Известен също като тест за проникване на багрила, PT се използва предимно за откриване на фини повърхностни-дефекти при счупване, като пукнатини и припокривания.

• Визуална проверка и проверка на размерите

Проверете повърхността за дефекти като припокриване, гънки, драскотини, порьозност и пукнатини, докато измервате критичните размери, включително вътрешния диаметър, външния диаметър, височината и концентричността.

• Радиографско изследване (RT)

За продукти със специални изисквания за проверка може да се използва радиографски тест (RT) за идентифициране на включвания с висока -плътност и други вътрешни дефекти.

Ако е необходимо, можем да работим и с независими-агенции за проверка на трети страни и да предоставим съответните доклади за проверка.

Изискванията за проверка варират в зависимост от приложението. Титановите ковани пръстени обикновено се произвеждат и проверяват в съответствие със следните стандарти.

За специални проекти можем също така да извършим инспекция според вашите чертежи, фирмени спецификации или-технически изисквания на трети страни.

Качеството на кован пръстен от титан зависи не само от самия материал, но и от процеса на коване, топлинна обработка, прецизна машинна обработка и строга система за контрол на качеството.

С дългогодишен опит в производството на титаниеви изковки, Baoji Zecheng Metal Materials Co., Ltd. е оборудван с цялостни съоръжения за коване, топлинна обработка, машинна обработка и инспекция. Ние произвеждамеТитанови пръстени клас 2, Пръстени от титан клас 5, ASTM B381 Титанови пръстени, Титанови ковани пръстени, иперсонализирани титанови пръстениза широк спектър от индустриални приложения.

Ако търсите надежденпроизводител на титанов пръстен, не се колебайте да се свържете с нас за техническа поддръжка и безплатна оферта.