W-najwyższych dziedzinach produkcji, takich jak przemysł lotniczy i sprzęt medyczny, pręty tytanowe i pręty ze stopów tytanu zajmują niezastąpioną pozycję ze względu na ich doskonałe właściwości fizyczne i chemiczne. Jednakże w porównaniu do zwykłych metali, takich jak stopy aluminium i miedzi, proces wytłaczania materiałów tytanowych jest bardziej złożony, a głównym problemem jest nierówny przepływ metalu, który powoduje pęknięcia i wady powierzchni produktów. Dzisiaj przyjrzyjmy się bliżej kluczowym czynnikom wpływającym na przepływ metalu podczas wytłaczania tytanu i zobaczmy, jak sprawić, aby materiały tytanowe „płynęły posłusznie”!
Charakterystyka materiałów tytanowych: z natury „kłopotliwa”. Pręty tytanowe i kęsy ze stopu tytanu mają wyjątkowo niską przewodność cieplną, co oznacza, że podczas wytłaczania na gorąco występuje znaczna różnica temperatur między powierzchnią a wnętrzem kęsa,-kiedy cylinder wytłaczający osiągnie 400 stopni, różnica temperatur może sięgać nawet 200–250 stopni. Ta różnica temperatur w połączeniu z tendencją tytanu do pochłaniania gazu prowadzi do znacznych różnic w wytrzymałości i plastyczności pomiędzy powierzchnią a środkiem, bezpośrednio powodując nierównomierne odkształcenie podczas wytłaczania. Powierzchnia jest poddawana dodatkowym naprężeniom rozciągającym, co ostatecznie skutkuje pęknięciami i pęknięciami powierzchni.
Co ważniejsze, temperatura ogrzewania kęsa określa stan fazowy stopu tytanu, a metale zachowują się bardzo różnie w różnych strefach fazowych. Podczas wytłaczania w obszarach fazy lub + przepływ metalu jest stosunkowo równomierny, ale mimo to osiągnięcie wysokiej jakości powierzchni pozostaje wyzwaniem. Natomiast wytłaczanie w temperaturach fazowych dodatkowo pogarsza nierównomierny przepływ. Ponadto tytan w temperaturach powyżej 980 stopni może tworzyć niskotopliwe-eutektyki w matrycach ze stopów na bazie żelaza-i niklu-, co prowadzi do poważnego zużycia matrycy. Oznacza to, że wytłaczanie stopu tytanu musi opierać się na smarach; w przeciwnym razie proces nie będzie przebiegał sprawnie.
Proces wytłaczania: „kluczowa dźwignia” kontroli zewnętrznej. Metoda wytłaczania: wybór właściwej metody pozwala uniknąć objazdów; wytłaczanie do tyłu jest bardziej jednolite niż wytłaczanie do przodu. Szybkość wytłaczania: powolna praca daje doskonałe rezultaty; kontrolowanie prędkości wytłaczania i zapewnienie metalowi wystarczającego czasu odkształcenia ma kluczowe znaczenie dla równomiernego przepływu. Temperatura wytłaczania: wyższa nie zawsze jest lepsza; kontrola temperatury wymaga umiejętności technicznych.
Właściwości metalu i matryce: szczegóły decydują o sukcesie lub porażce. Oprócz samego materiału i parametrów procesu, na równomierność przepływu metalu wpływają czynniki takie jak wrodzona wytrzymałość metalu i konstrukcja matrycy. Wytrzymałość metalu: „twarda kość” może być bardziej posłuszna. Konstrukcja kąta matrycy: jeśli kąt jest nieprawidłowy, wysiłki zostaną zmarnowane. Stopień odkształcenia: za duży lub za mały jest szkodliwy; najlepsza jest tylko odpowiednia ilość. Dlatego precyzyjna kontrola odkształcenia jest istotnym warunkiem zapewnienia równomiernego przepływu materiału tytanowego.
