Analiza procesa oblikovanja i mehaničkih performansi koljena od legure titanijuma

Titanijumska leguraKvalitet oblikovanja koljena je kritičan za sigurnost, pouzdanost i vijek trajanja cjevovodnog sistema. Njegova visoka čvrstoća tečenja, veliki omjer tečenja, uski raspon plastične deformacije i visoka-osjetljivost na temperaturu na onečišćenje O, N, H ograničavaju tradicionalne procese oblikovanja.

 

 

 

Titanijum i titanijumske cevi na lageru

 

(I) Proces oblikovanja zavarivanjem

• Segmentirano (Shrimp Waist) zavarivanje: Uključuje više-zavarivanje, sa niskim zahtjevima za opremom i mogućnošću za koljena velikog-promjera. Međutim, ima brojne zavarene šavove, laka je za koncentraciju naprezanja, pokazuje slabu otpornost na koroziju, podložan je curenju i ima kratak vijek trajanja.

 

• Pritisnite zavarivanje ploča: Smanjuje broj zavarenih šavova i neznatno poboljšava otpornost na koroziju, ali i dalje nosi rizik od zavarivanja. Koristi se samo u malim količinama za hitne ili ne-kritične cjevovode.

 

(II) Proces oblikovanja štancanjem

• Cold Stamping: Pogodno za proizvodnju malih-promjera, tankih-zidova i male-serijske proizvodnje, nudeći niske troškove i jednostavne procese. Njegovi nedostaci uključuju veliku oprugu, smanjenje debljine stijenke i naboranost površine.

 

• Hot Stamping: Prilagodljivo za koljena sa debelim-zidovima i srednjim-prečnikom, osiguravajući dobar kvalitet oblikovanja. Rizik leži u lakoj oksidaciji zbog nepravilne zaštite od grijanja, što utječe na performanse.

 

(III) Proces oblikovanja vrućim pritiskom

• Procesna jezgra: Zasnovano na principu konstantnog volumena tokom plastične deformacije metala, trn kontrolira deformaciju, a komprimirani metal u unutrašnjem luku teče u područje širenja prečnika kako bi se osigurala ujednačena debljina zida. Koljena imaju glatki izgled, visoku dimenzijsku preciznost i mogu se proizvoditi kontinuirano u serijama.

 

• Formiranje ključnih tačaka: cijev je u stanju naprezanja aksijalne/radijalne kompresije i obodne napetosti, sa deformacijom koncentriranom u trbuhu. Kontrolisanjem temperature grijanja, brzine guranja i parametara trna mogu se izbjeći nedostaci kao što su neujednačena debljina stijenke, naboranje i pucanje.

 

• Dostignuća primjene: Proces koji je razvio Northwest Institute for Nonferrous Metal Research može proizvesti bešavne koljena sa maksimalnim prečnikom od φ219, čije performanse zadovoljavaju ASTM B363-95, rješavajući nedostatke zavarivanja i štancanja.

 

(IV) Proces oblikovanja livenja

• Defekti: Sklon poroznosti, šupljinama skupljanja i inkluzijama; debljina zida veća ili jednaka 5 mm nije kompatibilna sa konvencionalnim cjevovodima; hrapava površina povećava otpor prijenosa.

 

• Nedostaci: Otpornost na koroziju je inferiorna u odnosu na kovanu leguru titanijuma, a cena je relativno visoka.

 

(V) Drugi posebni procesi oblikovanja

• Cold Extrusion: Pogodno za koljena visoke{0}}preciznosti i malog-prečnika, sa dobrim izgledom, visokom preciznošću dimenzija i ujednačenom debljinom zida. Ima visoke zahtjeve za kalupe i prazne cijevi, što rezultira visokim troškovima.

 

• Vruće oblikovanje trna: Sposoban za proizvodnju koljena različitih promjera, ostvarivanje sinhronog širenja i savijanja tokom zagrijavanja i guranja, što zahtijeva naknadnu toplinsku obradu i strojnu obradu.

 

• UO Metod: Titanijumske ploče su presovane u oblik, fokusirajući se na koljena velikog -prečnika i debelih- zidova, pogodna za radne uslove u kojima se ne mogu koristiti prazni cevi.

 

 

(I) Utjecaj na mehanička svojstva

• Zavarivanje Formiranje: Zavareni šavovi su slabi; krupna zrna u zoni{0}}zahvaćenoj toplinom dovode do smanjenih performansi; zaostalo naprezanje će vjerovatno izazvati korozijsko pucanje pod naponom.

 

• Štancanje Formiranje: Radno kaljenje rezultira povećanom tvrdoćom i smanjenom žilavošću; akumulacija povratnog opruge kod hladnog štancanja uzrokuje zaostalo naprezanje, što utiče na stabilnost konstrukcije.

 

• Formiranje vrućim pritiskom: Ujednačena vruća deformacija oplemenjuje strukturu, a termička obrada eliminiše naprezanje, postižući optimalnu mehaničku uniformnost. Čvrstoća je ista kao kod osnovnog metala, a stopa istezanja je veća ili jednaka 15%, što zadovoljava zahtjeve ključnih cjevovoda.

 

(II) Utjecaj na otpornost na koroziju

• Zavarivanje: Diskontinuirani oksidni film i defekti u zavarenim šavovima dovode do slabe otpornosti na koroziju i lakog curenja korozije.

 

• Štancanje: Površinski defekti oštećuju oksidni film, pogoršavajući lokalnu koroziju.

 

• Hot Push Extrusion: Zaštita od inertnog plina sprječava oksidaciju, što rezultira netaknutim oksidnim filmom i glatkom površinom. Otpornost na koroziju je ista kao kod osnovnog metala, prilagođava se radnim uslovima jake korozije; Ujednačena debljina stijenke može spriječiti naponsku koroziju i produžiti vijek trajanja.

 

(III) Utjecaj na dimenzijsku stabilnost

• Segmentirano (Shrimp Waist) zavarivanje: Kumulativne greške zavarivanja sa više dijelova uzrokuju neravne uglove i zakrivljenost, što otežava instalaciju.

 

• Štancanje Formiranje: Elastični opružni povratak dovodi do odstupanja dimenzija, što zahtijeva oblikovanje radi povećanja troškova.

 

• Formiranje vrućim pritiskom: Precizna kontrola oblika pomoću trna osigurava da tolerancije dimenzija zadovoljavaju HG/T3651-1999 i ANSI B16.9, uz odličnu prilagodljivost ugradnje.

 

 

• Odabir procesa

Za cjevovode otporne na koroziju{0}}, poželjna su bešavna koljena za ekstruziju vrućim pritiskom.

Hladna ekstruzija se koristi za male-serijske, visoko{1}}precizne i male-koljene prečnika.

Zavarivanje ploča pritiskom može se koristiti u malim količinama za ne-kritične/hitne situacije.

Zabranjeno je zavarivanje koljena sa segmentima (oko struka škampa).

 

• Optimizacija performansi

Optimizirajte parametre toplog rada kroz numeričku simulaciju kako biste poboljšali preciznost.

Nadograditi tehnologiju zaštite od oksidacije.

Integrirajte oblikovanje i toplinsku obradu za poboljšanje kvaliteta i efikasnosti.

 

• Kontrola kvaliteta

Poštujte HG/T3651-1999 i implementirajte kontrolu cijelog procesa kako biste osigurali siguran rad.

 

Ruihang Group kao profesionalni proizvođač, isporučuje-kvalitetne proizvode od titanijuma i legura titanijuma. Za više detalja, kontaktirajte nas putem e-pošte:Sam.Rui@bjrh-titanium.com