Technologia obróbki metalurgicznej i czyszczenia odkuwek stopów tytanu

Wraz z ciągłym rozwojem nauki i technologii wymagania dotyczące właściwości materiałów są coraz wyższe. Stopy tytanu stopniowo stały się gorącym punktem badawczym ze względu na swoje doskonałe właściwości. Kucie stopów tytanu jest ważnym procesem formowania metalu. Jednakże odkuwki ze stopów tytanu są podatne na wady, takie jak wtrącenia i zgorzelina podczas procesu produkcyjnego, które wpływają na wydajność odkuwek.

Wiele metod kucia i przetwarzania materiałów również jest stale udoskonalanych. Wyroby kute ze stopów tytanu znalazły szerokie zastosowanie na rynku. Technologia obróbki kucia staje się coraz bardziej dojrzała. Metalurgia kucia stopów tytanu jest stosunkowo powszechna. Dowiedzmy się o kuciu stopów tytanu. technologii obróbki metalurgicznej i czyszczenia.

⑴. Technologia szybkiego prototypowania metodą bezpośredniego spiekania laserowego metalu

Technologia szybkiego prototypowania metodą bezpośredniego spiekania laserowego metali kompleksowo wykorzystuje zaawansowaną technologię laserową, technologię proszkową i technologię sterowania komputerowego, aby osiągnąć bezpośrednie przetwarzanie i formowanie prawie gęstych części metalowych. Najpierw za pomocą systemu projektowania wspomaganego komputerowo (CAD) konstruuje się trójwymiarowy model części docelowego produktu, a następnie model cyfrowy rozkłada się na szereg dwuwymiarowych struktur warstwowych. Komputer steruje ruchem wiązki lasera, a układ układania proszku porusza się synchronicznie, aby ułożyć proszek stopowy. po spiekaniu jednej warstwy drobnego proszku system ponownie rozpoczyna spiekanie nowej warstwy i ostatecznie po spiekaniu warstwa po warstwie tworzy trójwymiarową całość produktu.

⑵. Technologia selektywnego platerowania wiązką elektronów

Technologia napawania selektywnego wiązką elektronów to technologia produkcyjna, która wykorzystuje wysokoenergetyczne wiązki elektronów do bombardowania wstępnie zmieszanego mieszanego proszku tytanu i spiekania go warstwa po warstwie. Proszek tytanowo-metalowy stopi się i spieknie, tworząc warstwę pod bombardowaniem wiązką elektronów i zwiąże się z dolną warstwą, która została schłodzona i uformowana. Szwedzka firma Arcam wykorzystała tę technologię do opracowania systemu EBM S12. Część urządzenia będąca źródłem wiązki elektronów podgrzewa górne włókno do temperatury powyżej 2500 stopni, aby uwolnić elektrony. Są one przyspieszane przez anodę i przepuszczane przez cewkę skupiającą, tworząc bombardującą w dół wiązkę elektronów. Odchylenie wiązki elektronów można kontrolować za pomocą pola magnetycznego. , energia wiązki elektronów jest kontrolowana przez prąd, a generowana moc może osiągnąć 4kW. Podczas obróbki dystrybutor proszku rozprowadza warstwę proszku na płaszczyźnie roboczej w komorze próżniowej, a następnie stanowisko robocze przekształca trójwymiarowy plik modelujący obrabiany przedmiot na komponenty.

Dane profilu warstwy i przesyłane do systemu sterowania. Na podstawie odczytanych danych profilu układ sterowania steruje wiązką elektronów w celu przeprowadzenia selektywnego spiekania zgodnie z określoną ścieżką skanowania. Proszek tytanowo-metaliczny jest spiekany i gromadzony warstwa po warstwie pod bombardowaniem wiązką elektronów, aż do spiekania górnej warstwy całej części. Postać proszku w obszarze niespiekanym nie ulega zmianie, a po oczyszczeniu można uzyskać wymagane trójwymiarowe części ze stopu tytanu. System ten jest stosowany głównie w produkcji elementów ze stopów tytanu w lotnictwie, kosmonautyce, samochodach i implantach medycznych. Spiekany stop tytanu Ti-6AI-4V ma dobrą strukturę metalograficzną i doskonałe właściwości mechaniczne. Podana granica plastyczności wynosi 910 ~ 940 MPa, wytrzymałość na rozciąganie wynosi 950 ~ 990 MPa, twardość Rockwella wynosi 30 ~ 35 HRC, a moduł sprężystości wynosi 120 GPa. Jednakże w praktycznych zastosowaniach nadal występują problemy, takie jak ograniczony rozmiar produkcyjny (maksymalny rozmiar produkcyjny to tylko 250 x 250 x 200 mm), a surowiec w postaci proszku tytanowego wymaga specjalnego dostarczenia.

⑴ Analiza wad odkuwek ze stopów tytanu

Podczas kucia odkuwek ze stopów tytanu, ze względu na obecność w metalu wtrąceń, takich jak gazy i tlenki, łatwo jest spowodować wady, takie jak pęknięcia, pory i luzy w odkuwkach, poważnie wpływające na właściwości użytkowe odkuwek. Dlatego czyszczenie odkuwek jest kluczowym krokiem w poprawie jakości odkuwek.

⑵Klasyfikacja procesu czyszczenia kucia stopu tytanu

Obecnie procesy czyszczenia kucia stopów tytanu obejmują głównie czyszczenie mechaniczne, czyszczenie chemiczne i czyszczenie elektrolityczne. Czyszczenie mechaniczne obejmuje głównie czyszczenie metodą śrutowania, czyszczenie polerskie itp.; czyszczenie chemiczne obejmuje głównie trawienie, czyszczenie alkaliczne itp.; czyszczenie elektrolityczne obejmuje głównie usuwanie kamienia elektrochemicznego, polerowanie elektrolityczne itp.

⑴Efekt czyszczenia nie jest idealny

Ze względu na właściwości stopu tytanu, jego powierzchniowa warstwa tlenku jest trudna do usunięcia i podatna na kruchość wodorową. Ponadto część procesu czyszczenia może łatwo doprowadzić do wzrostu chropowatości powierzchni stopów tytanu, wpływając na wytrzymałość zmęczeniową odkuwek.

⑵ Proces czyszczenia powoduje poważne zanieczyszczenie środowiska

Niektóre procesy czyszczenia wymagają użycia odczynników chemicznych, takich jak kwasy i zasady, które w trakcie użytkowania mogą łatwo spowodować zanieczyszczenie środowiska.

⑶ Proces jest złożony, a koszt wysoki

Proces czyszczenia odkuwek stopu tytanu jest złożony i wymaga wielu procesów, a niektóre wymagają użycia specjalnego sprzętu, co skutkuje wyższymi kosztami.

Duże znaczenie dla poprawy właściwości użytkowych odkuwek ma technologia obróbki metalurgicznej oraz czyszczenie odkuwek ze stopów tytanu. W związku z obecnymi problemami w procesie czyszczenia odkuwek stopów tytanu, przyszłe kierunki rozwoju obejmują głównie typy ekologiczne i przyjazne dla środowiska, wysokowydajne oraz niskonakładowe i wysokowydajne. Poprzez ciągłą optymalizację i doskonalenie procesów czyszczenia zapewni silne wsparcie dla szerokiego zastosowania odkuwek ze stopów tytanu w lotnictwie, kosmonautyce, medycynie i innych dziedzinach.