La aleación de titanio es uno de los materiales con mayor resistencia específica entre los materiales utilizados actualmente. Tiene una serie de excelentes propiedades, como una fuerte resistencia a la corrosión, alta resistencia, baja densidad y rendimiento estable a temperatura media. Es ampliamente utilizado en la industria aeroespacial, biomedicina, industria petrolera y energía atómica. Es ampliamente utilizado en campos de alta tecnología.
En el proceso de trabajo en caliente de titanio y aleaciones de titanio, la forja libre es uno de los principales métodos de procesamiento. Tomando como ejemplo barras de titanio y aleaciones de titanio, la forja libre puede procesar barras terminadas y piezas brutas en procesos intermedios. Como blanco intermedio, es un material que proporciona una determinada forma, un determinado tamaño, una determinada estructura y propiedades para su posterior procesamiento, como la forja y el laminado. Para el producto terminado, no solo se debe controlar estrictamente la organización y el rendimiento del material, sino que también el tamaño y la calidad de la superficie deben cumplir con los requisitos, y cualquiera de ellos no se puede entregar. Por ejemplo, no se puede entregar una barra con una longitud fija de Φ152 más 3/-0×2000 mm solo porque se reparó una grieta y se esmeriló fuera de tolerancia por 2 mm. Aunque se puede utilizar para otros fines, afecta al tiempo de entrega. En el proceso de producción real, tales ejemplos no son infrecuentes. Por lo tanto, cómo adoptar la ruta de proceso correcta y el método de forjado razonable para garantizar la microestructura, las propiedades y la calidad de la superficie del material, especialmente para evitar que las piezas forjadas tengan un rendimiento inferior al estándar debido a la microestructura o la aparición de grietas profundas y pliegues en la superficie resultante. en tamaño excesivo, se ha convertido en una tecnología de ingeniería. uno de los temas de investigación.
Equipos de forja libre y métodos principales.
En la producción real actual, los hornos de calentamiento comúnmente utilizados para la forja libre incluyen hornos de carbón, hornos de gas natural, hornos eléctricos, etc. Los primeros dos hornos de calentamiento se usan comúnmente para la apertura de lingotes. Debido a que la temperatura de calentamiento del horno eléctrico es fácil de controlar, la precisión es alta (generalmente ± 10 grados) y el grado de contaminación es pequeño, el calentamiento antes del producto terminado generalmente usa un horno eléctrico. El equipo de forja incluye martillo de forja, prensa hidráulica, máquina de forja rápida, etc. Los métodos básicos para la forja libre de barras de titanio y aleaciones de titanio son estirado y recalcado, o una combinación de estirado y recalcado. Por supuesto, para barras de tamaño pequeño como Φ12, Φ20, etc., se requiere laminación, que no se presentará aquí.
1. Sacar
La deformación plástica de los metales sigue la regla de la invariancia del volumen y la regla de la menor resistencia. Al dibujar, la longitud del espacio en blanco se vuelve más larga y el área de la sección transversal se vuelve más pequeña. El proceso se divide aproximadamente en tres pasos: dibujo, biselado y redondeado. Al dibujar, la cantidad de alimentación no debe ser demasiado grande y, en general, debe ser menor que el ancho del espacio en blanco. En este momento, el flujo longitudinal del metal a lo largo del blanco es mayor que el flujo lateral. Por el contrario, el flujo lateral del metal a lo largo de la pieza en bruto es mayor que el flujo longitudinal, lo que reduce la eficiencia de estirado. Al mismo tiempo, la cantidad de presión unilateral debe ser igual o menor que la cantidad de alimentación, de lo contrario se producirán pliegues. Además, los bordes de los yunques superior e inferior del martillo de forja deben estar redondeados, de lo contrario también se producirán plegados. Al achaflanar, la fuerza de impacto del martillo de forja debe ser más ligera para evitar grietas en el centro y el extremo de la palanquilla, y el achaflanado debe ser oportuno, de lo contrario, las grietas pueden ocurrir fácilmente en los bordes y esquinas debido a la rápida reducción de la temperatura de borde. Cuando la forja comienza a forjarse, la temperatura desciende debido a la rotación del horno. En este momento, el martillo debe ser ligero y rápido. Después de que sube la temperatura, el martillo pesado debe golpearse lentamente. En la última etapa de la forja, debido a la gran caída de temperatura, el martillo debe ser ligero y rápido. De lo contrario, la forja debe batirse rápido. La superficie es fácil de agrietarse e incluso se producen grietas internas.
En la producción real, la forjabilidad del material también se puede cambiar cambiando el estado de tensión. Si se usa el yunque plano para tirar de la longitud, el yunque inferior se puede cambiar a un yunque en forma de V. Debido al efecto de la tensión de compresión en el lado de la pieza bruta, se puede reducir la tensión de tracción en el núcleo de la pieza bruta y se pueden evitar las grietas. Baoji Xinglong Titanium Industry Co., Ltd. utiliza yunques en forma de V para forjar barras terminadas y semiacabadas de diferentes especificaciones en el yunque inferior de su máquina de forja rápida 1600T, y el rendimiento de los materiales se ha mejorado de manera efectiva.
2. Molesto
During upsetting, the height of the blank becomes smaller and the cross-sectional area becomes larger. When the amount of deformation is large, the defects such as dendrites and segregation in the center of the billet can be broken more than the elongation, so as to achieve the purpose of improving the structure. During upsetting, the forgings are subjected to axial compressive stress, but there is a maximum shear stress at an angle of 45 degrees to the axis, so oblique cracks are prone to occur along this direction. Occasionally, longitudinal cracks can also occur due to tensile stress. When the upsetting ratio H0/D0 (that is, the ratio of the height to the diameter of the blank) = 3, if the hammering force is insufficient, the two ends of the blank will have a double drum shape. At this time, it should be rounded first. . Sometimes, in order to make the end face flush, the blank should rotate properly in the horizontal direction while the hammer head is pressed down. When H0/D0>3, habrá flexión longitudinal, que debe enderezarse primero y luego alterarse. En general, en el proceso de trastornado, H0/D0<3, and="" it="" is="" best="" to="" be="" in="" the="" range="" of="">
Influencia de la forja libre en la microestructura y las propiedades
En el proceso de producción real, el diámetro de la barra varía de pequeño a grande, tan pequeño como 10 mm y tan grande como 300 mm o incluso más grande. Los materiales de diferentes especificaciones determinan diferentes rutas de procesamiento. Para materiales con diámetros más grandes y estándares de rendimiento más altos, si el lingote se estira solo hasta una barra con el diámetro requerido, la deformación del material será extremadamente desigual e insuficiente, lo que resultará en una fragmentación insuficiente de la estructura de fundición. La estructura es desigual, los granos son gruesos y el rendimiento del material no está a la altura. Por lo tanto, cuando se procesan barras de gran tamaño, para que el material se deforme por completo, la estructura sea uniforme y el tamaño del grano se refine, para mejorar el rendimiento integral del material, a menudo se utiliza la combinación de estirado y recalcado. repetidamente, y el trastorno a menudo se invierte.
La temperatura de deformación, la velocidad de deformación y el grado de deformación son parámetros muy importantes en el proceso de forjado, que juegan un papel decisivo en la microestructura y las propiedades del material. La temperatura de deformación incluye dos aspectos. Es necesario garantizar una temperatura de calentamiento adecuada, es decir, garantizar el calentamiento y el forjado en una determinada región de fase para garantizar la estructura después del forjado. Al mismo tiempo, la temperatura de forjado final también debe controlarse estrictamente. Se forman grietas de forja, incluso grietas internas, y la detección de fallas no es satisfactoria y se desecha; la temperatura de forjado final es demasiado alta, debido a la recristalización estática, causará una estructura gruesa y reducirá el rendimiento. Por ejemplo, para las barras acabadas de aleación de titanio TC4, el forjado de uno a dos fuegos antes del producto terminado debe calentarse y forjarse en la región de dos fases positivas. , conocida como la estructura de tres estados, que determina las propiedades integrales del material, como la resistencia y la plasticidad. Al forjar piezas forjadas pequeñas con un martillo de forja pequeño, vale la pena señalar el aumento de temperatura causado por la velocidad de deformación excesiva. Si la temperatura aumenta durante el proceso de forjado o está demasiado cerca del cuerpo de calentamiento durante el calentamiento, la temperatura local excede el punto de transición positivo/fase, se deteriorará la estructura, como se muestra en la Figura b, es recta, los granos son gruesos y no es el límite de grano, que se denomina estructura sobrecalentada, lo que reduce en gran medida el rendimiento del material. La velocidad de deformación también es importante. Por ejemplo, la velocidad de deformación es muy lenta durante el forjado con una prensa hidráulica y se producirá una cristalización dinámica durante el proceso de forjado, lo que es beneficioso para mejorar la plasticidad del procesamiento. Sin embargo, cuando se forja con un martillo de forja, la velocidad de deformación es más rápida. A una alta velocidad de deformación, la recristalización dinámica a menudo es demasiado tarde para llevarse a cabo, lo que conducirá a un aumento de la resistencia a la deformación. Una velocidad de deformación adecuada no hará que la temperatura de las piezas forjadas suba demasiado para evitar el deterioro de la estructura, ni que la temperatura disminuya mucho, lo que requiere un control razonable del número de veces y el peso del martillo de forja.
El tamaño de la deformación también tiene una influencia muy importante en la estructura y propiedades de la forja. Cuando se abre el lingote, se debe aumentar la cantidad de deformación, generalmente un 70 por ciento -80 por ciento, para romper y mejorar la estructura de fundición (dendritas, cristales columnares, inclusiones, segregación, poros, holgura, etc.) . Cuando se forja el producto terminado, la deformación no debe ser demasiado pequeña, generalmente no menos del 50 por ciento, de lo contrario no se obtendrá la estructura de grano fino, y no debe ser demasiado grande, de lo contrario la calidad de la superficie de la forja será deteriorado. Por supuesto, si la cantidad de deformación del último fuego no es suficiente, la temperatura se puede bajar adecuadamente y también se puede obtener una mejor estructura.
El proceso determina la organización y la organización determina el desempeño. En la producción real, se deben considerar exhaustivamente varios factores para garantizar que el material de forja (o la forja) que ha sufrido una cierta cantidad de deformación pueda tener la estructura y las propiedades requeridas.
Resumir
1) Durante el proceso de forjado libre, la relación de forjado, la cantidad de reducción, la cantidad de alimentación, la temperatura de forjado inicial, la temperatura de forjado final y la frecuencia y el peso del martillo se controlan mejor, lo que puede prevenir eficazmente la aparición de grietas y pliegues;
2) En la región de fase requerida, la estructura con una cierta cantidad de transformación primaria positiva equiaxial se puede obtener con una tasa de deformación adecuada dentro del rango de deformación especificado, y el rendimiento integral es bueno.
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