A titánextrudálás elemzése: A fémáramlást befolyásoló kulcstényezők

A forró extrudálás döntő szerepet játsziktitán anyagfeldolgozás. A titán és a titánötvözetek egyedi fizikai-kémiai tulajdonságai azonban sokkal bonyolultabbá teszik ezt a folyamatot, mint az alumíniumötvözetek, rézötvözetek vagy akár az acél esetében. A fémáramlás egyenletessége közvetlenül befolyásolja az extrudált termékek minőségét. Ma megvizsgáljuk azokat a kulcsfontosságú tényezőket, amelyek befolyásolják a fém áramlását a titán anyag extrudálása során.

 

 

A titán jellemzőiből fakadó kihívások

 

A titánrudaknak és a titánötvözetből készült tuskóknak alacsony a hővezető képessége, ami jelentős kihívást jelent a melegextrudálás során. Amikor az extrudáló henger hőmérséklete eléri a 400 Celsius fokot, a tuskó felülete és belső rétegei közötti hőmérsékletkülönbség elérheti a 200-250 Celsius fokot. A gázabszorpciós erősítés hatásával párosulva, a tuskó felületén és közepén lévő fém jelentős szilárdsági és plaszticitásbeli különbségeket mutat, ami rendkívül egyenetlen alakváltozást eredményez az extrudálás során. Ez jelentős további húzófeszültséghez vezet a felületi rétegen, ami az extrudált termékek felületén keletkező repedések és repedések kiváltó oka.

 

Ezenkívül a titán anyag 980 fokban és 1030 fokban olvadó eutektikumot képez a vas- vagy nikkel- alapú ötvözet penészanyagokkal, ami súlyos penészkopást okoz. Ezért jelenleg kenőanyagokra van szükség a titánötvözet rudak extrudálásához.

 

A fémáramlást befolyásoló alapvető tényezők

 

Extrudálási módszer

A különböző extrudálási módszerek jelentősen befolyásolják a fémáramlás egyenletességét:

A fordított extrudálás jobb, mint az előre történő extrudálás, mivel megváltoztatja a fém és az extrudáló henger közötti súrlódás irányát és mértékét, csökkentve a fémáramlással szembeni súrlódási ellenállást és egyenletesebb áramlást tesz lehetővé.

A hidegextrudálás egyenletesebb fémáramlást eredményez, mint a melegextrudálás. A hideg extrudálás során a fém hideg állapotban van, nagy deformációs ellenállással, de stabil belső szemcseszerkezettel, ami viszonylag egyenletes alakváltozást eredményez a különböző részeken. A forró extrudálás során a fém magas hőmérsékleten van, ami csökkenti az alakváltozási ellenállást, de az egyenetlen hőmérséklet-eloszlás könnyen egyenetlen áramláshoz vezethet.

 

A kenéssel ellátott extrudálás jobb, mint a kenés nélküli extrudálás. A kenőanyag kenőfilmet képez a fém és a forma között, csökkentve a súrlódást és az ellenállást, ami egyenletesebb fémáramlást eredményez. Ezért az extrudálási módszer elsősorban a fémáramlást befolyásolja a súrlódási feltételek megváltoztatásával.

 

Extrudálási sebesség

Az extrudálási sebesség növelése súlyosbítja a fémáramlás egyenetlenségeit. Ennek az az oka, hogy a túlzott sebesség megakadályozza, hogy a fém teljesen deformálódjon, és összehangolja áramlását, ami egyenetlen belső feszültségeloszláshoz vezet. Például a nagy sebességű-extrudálás során az extrudálóhenger belső falának közelében lévő fém a nagy súrlódás miatt lassan áramlik, míg a közepén lévő fém gyorsan, jelentős különbséget hozva létre.

 

Extrudálási hőmérséklet

Kulcsfontosságú tényezőként a megnövekedett extrudálási hőmérséklet csökkenti a tuskó deformációval szembeni ellenállását, de súlyosbítja az egyenetlen fémáramlást. Ha az extrudáló hengert és a szerszámot túl alacsonyra melegítik, a külső és a belső réteg közötti hőmérséklet-különbség megnő, tovább rontva az egyenetlen áramlást. Mivel a fém plaszticitása és szilárdsága különbözik a különböző hőmérsékleteken, a magas hőmérsékletű területek jobb plaszticitást és gyorsabb áramlást mutatnak, míg az alacsony hőmérsékletű területek ennek ellenkezőjét mutatják. Továbbá minél jobb a fém hővezető képessége, annál egyenletesebb a hőmérséklet-eloszlás a tuskó homlokfelületén, ami egyenletesebb fémáramlást eredményez.

 

Fém erősség

Ugyanezen körülmények között a nagyobb fémszilárdság egyenletesebb áramlást eredményez. A nagy -szilárdságú fémek erős belső szemcsekötéssel rendelkeznek, jobban átadják a feszültséget, és lehetővé teszik a különböző részek közötti koordinált deformációt; a kis szilárdságú fémek a gyenge szemcsés kötés miatt hajlamosak a lokális egyenetlen deformációra.

 

Die Angle

A szerszám szöge (a szerszám végfelülete és a központi tengely közötti szög) jelentős hatással van a fém folyóképességére. A nagyobb szerszámszög egyenetlenebb fémáramlást eredményez. Ennek az az oka, hogy a nagy szerszámszög egyenetlen ellenállás-eloszlást okoz, amikor a fém áthalad a szerszámon; a szerszám belső fala közelében lévő fém nagyobb ellenállást tapasztal és lassabban áramlik, míg a középpont az ellenkezőjét tapasztalja. Ha azonban több-lyukú szerszámot használ az extrudáláshoz, ha a szerszámfuratok ésszerűen vannak elrendezve, a fémáramlás az egyes furatokban egyenletesebbé válhat, javítva az általános áramlást.

 

Deformációs fok

Mind a túlzott, mind az elégtelen alakváltozási fokok egyenetlen fémáramláshoz vezetnek. Ha a deformáció mértéke túl kicsi, akkor a fém belső feszültsége alacsony, nem elegendő a megfelelő áramlás elősegítéséhez, ami könnyen deformálatlan vagy elégtelen deformációt okozó lokális területeket eredményez. Ha az alakváltozás mértéke túl nagy, a belső feszültség túl nagy, ami hibákhoz, például a fém repedéséhez vezet. Ezenkívül a deformációs zóna közelében lévő fém gyorsabban áramlik, mint a távolabbi.