Koje su karakteristike hladnog procesa obrade šipki i žica od legure titanijuma?

 

Karakteristike kristalne strukture titanijumskih legura rezultiraju daleko većim poteškoćama pri hladnoj obradi u poređenju sa običnim ugljičnim čelicima i legurama bakra. Za legure titanijuma tipa - i + - (razred 1,Ocena 5), broj operativnih kliznih sistema na sobnoj temperaturi je ograničen; deformacija lako stvara blizance i dovodi do visoke stope očvršćavanja. Iako legure titanijuma tipa poseduju relativno superiornu sposobnost hladnog oblikovanja, zapetljavanje dislokacija i jačanje teksture se i dalje javljaju pri velikim deformacijama. Nepravilan odabir parametara hladne obrade može lako uzrokovati lomljenje žice, grebanje površine, pucanje uzrokovano zaostalim naprezanjem, pretjeranu anizotropiju mehaničkih svojstava i druge defekte.

 

 

1. Principi procesa

Hladno izvlačenje: Izradak se provlači kroz matricu pod vanjskom silom kako bi se ostvarilo smanjenje promjera i izduženje.

Hladno rotaciono nabijanje: visokofrekventno radijalno udaranje čekićima, pogodno za precizno smanjenje prečnika šipki velikih dimenzija.

Hladno valjanje: Formiranje kompresijom valjaka, uglavnom se primjenjuje na dijelove specijalnog oblika i žice male do srednje veličine.

 

2. Karakteristike materijala

Izraženo radno kaljenje. Smanjenje površine u jednom prolazu kreće se od 10% do 20%. Prekomjerna deformacija uzrokuje lomljenje materijala i lijepljenje . + legure titanijuma pokazuju jače očvršćavanje, dok legure titana daju bolju hladnoću plastičnosti.

 

Titanijum ima visoku površinsku aktivnost i sklon je hladnom zavarivanju i lepljenju. Potrebna su posebna čvrsta maziva i blanko predtretman; sheme podmazivanja orijentirane na čelik ne mogu se direktno usvojiti.

Hladna deformacija proizvodi teksturu žice i dovodi do anizotropnih mehaničkih svojstava. Žarenje može samo oslabiti teksturu umjesto da je potpuno eliminira.

 

Neujednačena deformacija ostavlja zaostalo vlačno naprezanje, smanjujući otpornost na koroziju i performanse zamora. Međuprolazno žarenje će se usvojiti za višeprolaznu obradu.

 

 

1. Žitarice

Originalna ravnoosna zrna se izdužuju da formiraju vlaknaste mikrostrukture. Pod velikim deformacijama, izdužena zrna se fragmentiraju i stvaraju podzrna deformacije. Osim klizanja, heksagonalna zbijena (HCP) -faza razvija deformacijske blizance, koji segmentiraju zrna i ometaju kretanje dislokacije.

 

2. Dislokacije

Hladna deformacija povećava gustinu dislokacija i stvara dislokacijske zaplete, dislokacijske ćelije i podzrna, koja čine osnovni mehanizam ojačanja pri hladnom radu.

 

3. Faze

Deformacija legura -titanijuma ostvaruje se klizanjem i bratimljenjem -faze. Hladna deformacija metastabilnih legura titanijuma može izazvati → '' martenzitnu transformaciju, što utiče na čvrstoću i elastičnost. Stabilne legure titana deformiraju se uglavnom dislokacijskim klizanjem -faze i jedva prolaze kroz faznu transformaciju.

 

 

1. Totalna hladna deformacija

Povećana hladna deformacija povećava čvrstoću i tvrdoću, ali smanjuje plastičnost titanijumskih legura.

Niska hladna deformacija: Slaba radna kaljenja, blagi prirast čvrstoće, povoljna plastičnost, nisko zaostalo naprezanje i blaga tekstura. Pogodno za visokoplastične pričvrsne žice.

 

Umjerena hladna deformacija: Povećana čvrstoća i smanjeno istezanje; formiraju se vlaknasta mikrostruktura i očigledna tekstura. Ovo je uobičajeni procesni put za žice od titanijuma visoke čvrstoće.

 

Velika hladna deformacija: Masivno umnožavanje dislokacija dovodi do značajnog poboljšanja čvrstoće, praćeno smanjenom plastičnošću i povećanom lomljivošću, kao i izraženim zaostalim naprezanjem i teksturom. Prilagođen je samo za mali broj komponenti visoke čvrstoće i visoke elastičnosti, a gotovi proizvodi zahtijevaju dovoljno žarenje za ublažavanje naprezanja.

 

2. Alokacija prolaza i srednje žarenje

S obzirom na fiksnu ukupnu deformaciju, prolazi izvlačenja ili valjanja utiču na prinos proizvoda i ujednačenost svojstava. Velika deformacija u jednom prolazu lako uzrokuje koncentraciju naprezanja i površinske pukotine. Višeprolazna deformacija male deformacije u kombinaciji sa srednjim žarenjem olakšava očvršćavanje, olakšava oblikovanje i daje ujednačenija svojstva materijala.

Oporavačko žarenje: Eliminira zaostalo naprezanje i djelimično vraća plastičnost uz malo smanjenje čvrstoće, uglavnom se koristi za ublažavanje naprezanja gotovih proizvoda.

Rekristalizacijsko žarenje: Potpuno omekšava materijale za naknadno hladno izvlačenje. Previše visoka temperatura ili produženo vrijeme držanja uzrokuje grubo zrno, što smanjuje snagu i performanse zamora. Žarenje titanijumskih legura izvodi se pod vakuumom ili inertnom atmosferom kako bi se spriječila apsorpcija vodonika i kisika, izbjegavajući krtost vodika i smanjenje žilavosti.

 

3. Kvalitet površine i performanse usluge

Ogrebotine, udubljenja i mikropukotine izazvane hladnom obradom imaju tendenciju da iniciraju lomove zbog zamora i koroziju pod naponom. Performanse zamora titanijumskih šipki i žica su vrlo osjetljive na površinske defekte. Optimizirano podmazivanje i kontrola stanja matrice poboljšavaju stanje površine i produžavaju vijek trajanja. Čak i manji površinski nedostaci mogu značajno smanjiti čvrstoću na zamor.

 

 

Defekt	Glavni uzroci	Kontrolne protivmjere
Punjenje žice tokom izvlačenja	Prekomjerna deformacija u jednom prolazu, nagomilano otvrdnjavanje, površinski defekti zazora, neuspjeh podmazivanja, krtost vodikom	Smanjite redukciju u jednom prolazu; povećanje srednjeg žarenja; polirati praznine za uklanjanje površinskih nedostataka; strogo kontrolisati sadržaj vodonika
Površinsko grebanje i ljuštenje	Hladno zavarivanje i lijepljenje matrice između titanijuma i kalupa	Optimizirajte premaz prazne površine; usvojiti kalupe od cementnog karbida; kontrolirati kut konusa matrice i završnu obradu površine
Pucanje izazvano zaostalim naprezanjem	Prekomjerno zaostalo vlačno naprezanje nakon višeprolazne deformacije	Provesti srednje žarenje za ublažavanje naprezanja; kontrolisati brzinu hlađenja
Prekomjerna anizotropija svojstava	Intenzivna deformaciona tekstura	Razumno kontrolirati ukupnu deformaciju; optimizirati režim žarenja; prilagodite početnu praznu teksturu ako je potrebno

 

Reference

[1] Zhou Zongyi. Status razvoja i metode ojačanja legura titanijuma visoke čvrstoće[J]. Časopis Tehnološkog univerziteta u Pekingu, 2022.

[2] Sun Xiaoping. Mehanizam evolucije mikrostrukture i teksture titanijumskih legura pod sinergističkom regulacijom valjanja-izvlačenja-žarenja-hlađenja[J]. Materijali i inženjerstvo rijetkih metala, 2025.

[3] Dong Jie. Učinci proizvodnih procesa visokoplastičnih medicinskih šipki od legure titana TC4 na mikrostrukturu i svojstva[J]. Svijet metala, 2021.

 

 

Ruihang, kao direktni proizvođač proizvoda od titanijuma, isporučuje optimalne kvalitetne sirovine za proizvodnju vaših preciznih komponenti. Ako imate bilo kakve potrebe za kupovinom šipki/ploča od legure titanijuma, slobodno nas kontaktirajte putem e-pošte:Sam.Rui@bjrh-titanium.com