Smíða sem afgerandi skref í títanblendivinnslu
Smíða er meira en mótunaraðgerð fyrir títan málmblöndur. Hitastigið sem efnið er unnið við miðað við fasaskiptapunkt hans ákvarðar hvort fullbúna smíðarinn ber jafnáxla, lamellar eða tvímóta örbyggingu og sú örbygging laga aftur á móti jafnvægið milli styrkleika, sveigjanleika, þreytuþols og skriðhegðunar. Tvær smíðar úr sömu málmblöndu með sömu ytri stærðir geta því hegðað sér mjög mismunandi í notkun.
Byggt á smíðahitastigi miðað við fasaskiptapunkt, er títan álfelgur smíða flokkað í þrjár leiðir: alfa + beta smíða, venjulega kallað hefðbundin smíða; beta mótun; og nálægt-beta-smíði. Hver leið hefur sínar eigin búnaðarkröfur, stærðarsvið sem hægt er að ná og eignarmerki.
Alfa + Beta smíða (hefðbundin smiðja)
Hefðbundin járnsmíði nær yfir nær-alfa, alfa + beta og nærri-beta málmblöndur og það er mest notaða leiðin í greininni vegna þess að tæknin er þroskuð og hægt að endurskapa. Böndin er hituð í hitastig sem er um það bil 40 gráður til 50 gráður fyrir neðan fasabreytingarpunktinn, sem heldur efninu í tveggja-fasa sviðinu alla aflögun. Að vinna fyrir neðan transus kemur í veg fyrir að beta-fasinn vaxi í gróf korn og stuðlar þess í stað að endurkristöllun, þannig að smiðjan heldur fínni, jafnása eða tvímóta uppbyggingu.
Hagnýta niðurstaðan er besta-jafnvægi togstyrks, sveigjanleika og mikils-hringsþreytustyrks, sem er ástæðan fyrir því að hefðbundin mótun er notuð á meirihluta svikinna diska, hringa, stanga og burðarhluta. Leiðin krefst nægilegrar pressugetu, þar sem aflögunarviðnám í tveggja-fasa sviðinu er hátt og það krefst góðrar stjórnunar á hitunarhita, bleytitíma og aflögunarhraða til að halda uppbyggingunni einsleitri frá yfirborði til miðju.
Beta mótun
Beta-smíði hitar þilið fyrir ofan fasaskiptapunktinn, þannig að málmblönduna er unnin að öllu leyti í líkamans-miðjaðri kúbískum betafasa fyrir kælingu. Mest áberandi eiginleiki þessarar leiðar er marktæk minnkun á aflögunarþol og samsvarandi framför á mýkt ferli ferlisins: við annars svipaðar aðstæður gerir beta-smíði minni -tonnapressu kleift að framleiða stærri íhlut en hefðbundin járnsmíði gæti ráðið við. Sá kostur er það sem gerir beta-smíði dýrmæta fyrir mjög stórar títanálblöndur, þar sem nauðsynleg pressuálag væri annars takmarkandi þátturinn.
Eignaskiptin-er raunveruleg og verða að vera hönnuð fyrir. Vinna fyrir ofan transus framleiðir grófa lamellar eða körfu-uppbyggingu með frábæra skriðþol og góða brotseigu, en minni togþol og minni þreytustyrk samanborið við fína jafnása uppbyggingu. Beta-smíði er því valið þar sem skriðafköst með háum-hita, skaðaþol eða stærð íhluta ráða kröfunni.
Nálægt-Beta Forging
Nálægt-beta mótun er sú nýjasta af þessum þremur leiðum og var þróuð til að bregðast við ákveðnum veikleika: þegar hefðbundin mótun eða full beta mótun er notuð á nær-alfa, alfa + beta og nærri-beta málmblöndur, getur samsetning eiginleika sem náðst hefur verið undir því sem krefjandi forrit krefjast. Í nærri-beta-smíði er efnið hitað upp í hitastig nálægt fasabreytingarpunktinum - í reynd haldið í efri hluta tveggja-fasa reitsins - þannig að málmblönduna afmyndast á meðan stjórnað magn af beta-fasa er til staðar.
Að vinna í þessum þrönga glugga betrumbætir umbreytta uppbygginguna og framleiðir fína lamellar eða blandaða örbyggingu, sem bætir heildarframmistöðujafnvægið frekar en að skipta einni eign fyrir aðra. Nálægt-beta smíða er þar af leiðandi notað fyrir stórar smíðar og fyrir íhluti þar sem mjög mikil og mjög stöðug frammistaða er nauðsynleg, og það hentar sérstaklega fyrir nær-beta málmblöndur sem eru hannaðar til að vinna á þessu sviði.
Að bera saman leiðirnar þrjár og velja eina
Fyrir stig 5 (Ti–6Al–4V), með beta transus nálægt 995 gráðum, má draga saman hitastigsgluggann fyrir hverja leið sem hér segir. Tölurnar lýsa upphitunarástandi billets miðað við transus; raunverulegt sett-mark fer eftir tilteknu málmblöndunni og hæfum verklagi smíðabirgða.
| Leið | Billet upphitun | Uppbygging sem myndast | Áhersla eigna | Dæmigert forrit |
|---|---|---|---|---|
| Alfa + beta (hefðbundið) | Um 40–50 gráður fyrir neðan transus | Fínt jafnaxað eða bimodal | Jafnvægi styrkur, sveigjanleiki og þreytustyrkur | Diskar, hringir, stangir, almennar burðarsmíðar |
| Beta | Fyrir ofan transus | Gróft lamellar eða körfu-ofinn | Skriðþol og brotþol; lægra pressuálag | Mjög stórar smíðar, háan-hitahluta |
| Nálægt-beta | Nálægt transusinu, í efri tveggja-fasa reitnum | Fínt lamellar eða blandað | Besta heildarsamsvörun eigna á háum afköstum | Stórt, mikið hlaðið, afkastamikið-smíði |
Leiðarval leiðir af íhlutnum, ekki af vali. Gerð álfelgurs, lögun og stærð sem krafist er, tiltæk pressageta og tilgreind samsetning truflanastyrks, þreytuþols, brotseigu og skriðþols takmarkar allt valið. Þegar leiðin hefur verið stillt verður að festa og skrá stjórnanlegu breyturnar - hitunarhraði, bleytihitastig, aflögunarmagn í hverri umferð, tognunarhraða og kælihraða eftir smíði -, vegna þess að sama málmblöndu sem tekin er aðeins út fyrir gluggann mun ekki endurskapa hæfa uppbyggingu.
Sannprófun á títanjárnsmíði nær sömuleiðis út fyrir mál. Smíðar eru venjulega afhentar samkvæmt forskriftum eins og ASTM B381 / ASME SB381 og AMS 4928 eða GB/T 2965, með úthljóðsskoðun fyrir innri ósamfellu, efnafræði og vélrænni prófun á fórnarprufu eða sérstaklega falsaða prófunarhluti, og, þar sem þess var krafist, staðfest að fyrirhuguð uppbyggingarskoðun náist. Sannprófun á örbyggingunni er það sem sannar að smíðaleiðin skilaði í raun þeim árangri sem hönnunin gerði ráð fyrir.
Algengar spurningar
Sp.: Hverjar eru þrjár smíðaleiðirnar fyrir títan málmblöndur?
Alfa + beta smíða, þekkt sem hefðbundið smíða; beta smíða, framkvæmt fyrir ofan fasaskiptapunktinn; og nærri-beta-smíði, framkvæmt nálægt áfangaskiptapunktinum.
Sp.: Hvaða hitastig er notað fyrir hefðbundna títan smíða?
Böndin er hituð í um það bil 40 gráður til 50 gráður fyrir neðan fasaskiptapunktinn, þannig að aflögun á sér stað í tveggja-fasa sviðinu og fínni jafnása eða tvímóta uppbygging er haldið.
Sp.: Af hverju er beta-smíði notað fyrir mjög stóra íhluti?
Vegna þess að vinna í beta-fasanum dregur verulega úr aflögunarþol og eykur mýkt ferlisins, getur lægri -tonnapressa framleitt stærra smíða en væri mögulegt á tveggja-sviðinu.
Sp.: Hvaða vandamál leysir nálægt-beta-smíði?
Það bætir heildareignasamsvörun nærri-alfa, alfa + beta og nærri-beta málmblöndur, sem geta sýnt ójafnvæga eiginleikasamsetningu þegar unnið er með hefðbundinni eða fullri beta mótun.
Sp.: Þýðir hærra smíðahitastig alltaf betri eiginleika?
Nei. Beta-smíði stuðlar að skriðþol og brotseigu en gefur grófari korn og minni sveigjanleika og þreytustyrk, þannig að leiðin verður að passa við þjónustuþörfina.
Sp.: Hvernig er títanjárnsmíði staðfest eftir vinnslu?
Með víddarskoðun, úthljóðsskoðun fyrir innri galla, efna- og vélrænni prófun samkvæmt gildandi forskrift og örbyggingarskoðun til að staðfesta að fyrirhuguð uppbygging hafi verið framleidd.
