Как предотвратить 7 основных типов и причин растрескивания титанового сплава?

Титановые сплавы с низкой плотностью, высокой прочностью, высокой термостойкостью, коррозионной стойкостью, немагнитностью и биосовместимостью и другими превосходными комплексными характеристиками в современной аэрокосмической, оружейной, химической и нефтяной, медицинской, ядерной энергетике и других областях применения становятся все более популярными. и более широко используемые, большинство из которых используются при деформации титановых сплавов, таких как прутки, поковки и катаные профили. Деформация ковки предназначена для обеспечения того, чтобы материал титанового сплава получил идеальную организацию и свойства важных средств, но при ковке титанового сплава, особенно в процессе производства слитков в стержневые заготовки, часто возникают различные формы растрескивания, а не только для увеличения себестоимость производства и изготовления, но и снизить эффективность производства и расход материала, а также при серьезности брака продукта. В связи с этим в данной статье анализируется и обобщается явление растрескивания, возникающее в процессе ковки титановых сплавов на протяжении многих лет, а также предлагаются меры по предотвращению и устранению растрескивания, чтобы обеспечить эффективность производства и качество продукции из титана. ковка сплавов.
1. Классификация и причины растрескивания при ковке титанового сплава.
1.1 Растрескивание торцевой поверхности
Растрескивание торцевой поверхности — это своего рода растрескивание, которое возникает на торцевой поверхности заготовки в процессе ковки титанового сплава, причем трещины обычно крупнее и встречаются чаще. Растрескивание торцевой поверхности оказывает большее влияние, обычно приводя к тому, что ковка не может продолжаться в соответствии с процессом. Основные причины растрескивания торцевой поверхности: ① усадочные отверстия в головке слитка или конец холодной сегрегации не совсем чистый; ② процесс осадки, торцевая поверхность заготовки и контактное тепло с наковальней поглощаются, вытягивая длительный процесс, выпуклость торцевой поверхности заготовки быстро охлаждается; ③ положение торцевой поверхности в разных направлениях экструзии, деформация неравномерна или скорость деформации в течение длительного времени слишком высока; ④ часть сопротивления деформации заготовки большая, плохая подвижность, конец сердца вогнутый.
1.2, складная трещина
Растрескивание при складке происходит в основном в трех случаях: во-первых, отношение высоты слитка к диаметру исходного материала из титанового сплава больше или равно 2,5 или отбор проб слитка в середине слитка, канавка для остаточного отбора проб, осадка и складывание; Во-вторых, процесс ковки заготовки в средней части трещины, шлифовки в глубокую ямку, осадки и повторного складывания; В-третьих, другие вспомогательные процессы, возникающие из-за острых углов неровностей и кратеров, не соответствуют положениям о травмах при шлифовании. На рис. 1(а) показано сгибание заготовки титанового сплава ТБ6 в средней части из-за глубокой ямки после шлифования. Рисунок 1 (b) для наклона пиления заготовки из титанового сплава TC4-LC при распиловке, поверните на 180 градусов, чтобы продолжить распиловку, поверхность пиления в середине оставшихся острых кромок не полируется, а затем потяните длину произошло более серьезное складывание.
1.3 Слеза
Разрыв — это своего рода поперечное растрескивание заготовки из титанового сплава, локализованный разрыв заготовки при длине волочения и деформации. Разрыв при ковке увеличит количество шлифования, уменьшит расход материала в расходе материала, в то время как более глубокий разрыв в процессе формования может привести к тому, что заготовка не сможет соответствовать требованиям к размеру обработки продукта и образованию отходов. Основной причиной разрыва является слишком большой размер одного прохода (одна сторона более 50 мм) или слишком высокая скорость, рисунок 2 (а) для разрыва сляба из титанового сплава TB6. Во-вторых, деформация наковальни молота из-за длительного использования кривизны ее края недостаточно гладкая или температура предварительного нагрева наковальни молотка недостаточна, регулярная деформация под давлением также приведет к разрыву заготовки. Кроме того, некоторые стержни ступенчатого вала или поковка со ступенькой из-за большой разницы в местных размерах неправильной платформы, вытягивание длинной поковки с большей вероятностью порвется, рисунок 2 (b) для титана TC4-DT. Стадия ковки сплава на разрыв.

1.4, внутренняя трещина
Внутреннее растрескивание обычно относится к одной точке, непрерывному или прерывистому непрерывному растрескиванию внутри заготовки из титанового сплава в процессе ковки, которое обычно трудно обнаружить и которое необходимо обнаружить с помощью тщательного контроля или ультразвуковой дефектоскопии. Трещины такого типа разрушают целостность металла и могут быть только списаны. Причины внутреннего растрескивания можно разделить на две категории: во-первых, некоторые материалы из титановых сплавов содержат вольфрам, молибден и ниобий и другие тугоплавкие металлические элементы, локальное существование более серьезных сегрегаций, включений или рыхлых, холодных сегрегаций и других металлургических дефектов в процесс ковки и деформации превращается в источник трещин; Во-вторых, для некоторых небольших спецификаций (квази 90 мм или Ф90 мм или меньше) материалов из титановых сплавов, длительного процесса охлаждения, инвертированный край температуры низкий или требует обратной ковки, локального температурного градиента заготовки, простоты в производстве. внутренние трещины. Рисунок 3: обнаружение дефектов готового стержня квази-Ф85 мм из титанового сплава ТА15, обнаруженного вблизи центра положения морфологии внутренней трещины, после анализа второго случая.

1.6. Хрупкое растрескивание
Некоторые трудно деформируемые высокотемпературные материалы из титанового сплава сами по себе имеют плохую пластичность, неправильный контроль процесса, легко вызывают сильное хрупкое растрескивание, глубокие трещины, которые трудно удалить. При температурах окончательной ковки, ниже технологических требований ковки, заготовка под большим давлением склонна к хрупкому растрескиванию. Есть некоторые материалы из высокотемпературных титановых сплавов, которые не используют низкотемпературную печь с температурой 200 ~ 300 градусов или сегментированный процесс нагрева необоснован, температура слишком быстрая из-за плохой теплопроводности титановых сплавов, что приводит к процессу нагрева конец заготовки и середина, поверхность и сердце существования большого температурного градиента, из-за поковки происходит серьезное растрескивание. На рисунке 5 (а) показано растрескивание испытательного материала из высокотемпературного титанового сплава, почти разбитое на две части, после анализа процесса нагрева, и процесс нагрева происходит слишком быстро. На рисунке 5 (b) показан процесс ковки слитка Ti3Al, происходящий во время хрупкого растрескивания, что, по анализу, является результатом неправильной операции охлаждения. Из-за отказа оборудования остановка ковки с воздушным охлаждением, зажим деталей слитка в рабочем станке, обернутый изоляцией, хлопок не очищается вовремя, охлаждение слитка не является равномерным, а материал более чувствителен к температуре, при нагреве и ковке, в слиток, завернутый в изоляционный хлопковый бордюр, растрескивается.
1.7. Растрескивание поверхности корпуса.
Металлургическое качество слитка низкое, поверхностные дефекты не устранены должным образом или необоснованный процесс нагрева приводит к растрескиванию поверхности заготовки в процессе ковки. Общая площадь относительно большая, серьезный ущерб. Рисунок 6 для обработки входящего материала TC4-LC слиток титанового сплава, первый пожар, волочение в длину, рядом с головным положением стороны серьезной трещины (прямоугольник на рисунке), после анализа номера печи качества выплавки слитка Плохой, в результате холодная сегрегация на поверхности слитка и подкожные воздушные отверстия не очищаются. Компания представляет собой литье слитков из титанового сплава, первая огневая ковка через корпус, серьезное растрескивание, после анализа точки фазового перехода испытуемого материала 1020 градусов, в то время как температура открытия составляет всего 1050 градусов, температура нагрева низкая, пластичность организации литья плохая, что приводит к серьезному растрескиванию, а затем при нагревании до 1150 градусов повторно откройте заготовку, растрескивание значительно уменьшается.
2. Характеристики растрескивания титанового сплава.
2.1 Серьезный вред
Растрескивание титановых сплавов представляет собой серьезную опасность, которая не только увеличивает трудоемкость шлифовальных рабочих, снижает эффективность производства, но и снижает выход продукции. Часть серьезных растрескиваний из-за более глубокого шлифования требует увеличения времени обрезки огня, увеличения производственных затрат, для серийного производства продукции из-за нарушения характеристик процесса отверждения, что может легко вызвать колебания качества продукции. Более серьезные трещины при ковке могут привести к устареванию продукта из-за неспособности удовлетворить требования к размеру или весу поставки.
2.2, врожденный
Для Ti3Al, Ti2AlNb, IMI 834, а также некоторых новых компонентов труднодеформируемых жаропрочных титановых сплавов из-за собственных структурных и организационных факторов деформационная способность плохая, они сами более склонны к растрескиванию. Металлургическое качество некоторых слитков титанового сплава плохое, имеются сегрегация, включения, подкожная пористость или холодная сегрегация и другие металлургические дефекты, в последующем процессе ковки склонны к многократным огневым растрескиванию и их труднее устранить.
2.3 Трудно ремонтировать и шлифовать.
Растрескивание титанового сплава со сложными характеристиками шлифования: ① трещины необходимо очистить, необходимо контролировать соотношение ширины шлифования к глубине больше или равно 10, шлифование большего количества; ② часть плохой пластичности титанового сплава, из-за шлифования локального повышения температуры заготовки, существования температурного градиента, охлаждения из-за роли напряжения, трещины будут продолжать расширяться, т. е. при шлифовании растрескиваться; ③ некоторые небольшие размеры стержней или поковок из титанового сплава, из-за небольшого веса, шлифовку нелегко исправить; ④ Трещины на концах некоторых более длинных прутков и поковок, которые необходимо полировать вертикально, затрудняют обработку и представляют угрозу безопасности; ⑤ Некоторые фасонные детали имеют неправильную форму и размеры, и начинать со шлифовки внутренних трещин некуда.
2.4 Сложный осмотр
Растрескивание титанового сплава имеет сложные характеристики проверки: ① трещины требуют 100% проверки, рабочая нагрузка по проверке; ② трещины становятся меньше, легко покрываются шлифовальной пылью, инспектор не может невооруженным глазом определить, следует ли их тщательно удалить; ③ неправильная форма, трещины труднее проверить; ④ трещины возникают внутри заготовки или под оболочкой, невидимые невооруженным глазом, обычно проверка готовой продукции или низкая проверка, чтобы выяснить, когда уже слишком поздно; ⑤ легко растрескиваются внутренние трещины из-за неправильной формы и размера, трещины невозможно обнаружить; ⑤ легко растрескать внутренние трещины из-за неправильной формы и размера, трещины невозможно обнаружить; ⑤ легко растрескивается внутренние трещины из-за неправильной формы и размера, трещины не могут быть обнаружены. ⑤ легко растрескивается или формируется перед испытанием на проникновение цвета заготовки, что усложняет работу инспектора.
3, предотвращение трещин при ковке титанового сплава и решение
В соответствии с вышеуказанными семью типами форм, причин и характеристик растрескивания титановых сплавов, а также в сочетании с примерами растрескивания, разрабатываются целевые профилактические меры. В то же время необходимо сосредоточиться на повышении уровня работы персонала и молчаливом понимании, обеспечении того, чтобы ключевое оборудование было в идеальном рабочем состоянии, разработке и строгом выполнении соответствующей шлифовки, спецификациях проверки, контроле ключевых моментов и важных подробности.

3.2 Предотвращение сгибания и растрескивания
Во-первых, контролируйте соотношение высоты и диаметра слитка титанового сплава сырья или промежуточной технологической заготовки, меньшее или равное 2,5, более подходящий диапазон соотношения высоты и диаметра: 1,8 ~ 2,3; Во-вторых, среднюю часть канавки для остаточного отбора проб слитка и растрескивающихся деталей машины или шлифовальной обработки, обязательно округлите и сгладьте, соотношение ширины к глубине больше или равно 10, что является подходящим; В-третьих, обязательно убедитесь, что распиловка, механическая обработка и другие вспомогательные процессы, вызванные острыми углами выступов и кратеров (например, позиционирующие отверстия при обработке и т. д.), соответствуют требованиям внутреннего контроля к шлифованию, аналогичным шагам заготовки. Как показано на рисунке 7, перед продолжением ковки необходимо отполировать установочные отверстия и т. д.
3.3 Предотвращение разрывов
Во-первых, быстрая ковочная машина для однопроходной односторонней ковки под контролем давления в диапазоне 20 ~ 30 мм, скорость под давлением не должна быть слишком быстрой (до 5 ~ 10 мм/с); Во-вторых, чтобы гарантировать, что кривизна наковальни молотка больше или равна R40 мм, деформация происходит своевременно, чтобы поддерживать обработку и гарантировать, что наковальня предварительно нагревается до 300 ~ 400 градусов C; В-третьих, для ступеней стержня или ступенчатой ​​ковки, ступенчатой ​​ковки при ковке обязательно используйте легкое давление постукивающей палки, затем молоток следует медленно нажимать, а деформацию одного молотка следует строго контролировать в пределах 30 мм. , а при возникновении разрыва следует отремонтировать молот или вовремя остановить поковку для шлифовки.
3.4, Предотвращение внутренней трещины
Во-первых, для материалов из титановых сплавов, содержащих тугоплавкие металлические элементы, такие как вольфрам, молибден и ниобий, мы должны начать с источника, усилить исследования процесса плавки слитков, улучшить уровень технологии плавки, уменьшить или устранить сегрегацию, включения, рыхлые или холодные сегрегация и другие металлургические дефекты; во-вторых, для заготовок из титанового сплава небольшого размера, процесс волочения должен быть своевременным снятие фаски, и стараться избегать зажима заготовки на конце головки поковки, условия разрешения должны быть немедленно возвращены в печь для ковки.
3.5 Предотвращение продольного растрескивания
Во-первых, процесс волочения заготовок из титанового сплава при своевременном снятии фаски предотвращает появление острых и черных кромок; Во-вторых, некоторые из термочувствительных высокотемпературных поковок из титановых сплавов после охлаждения на воздухе или охлаждения изоляцией из хлопка стараются не использовать методы с воздушным, водяным, масляным и другими методами быстрого охлаждения.
3.6 Предотвращение хрупкого растрескивания
Для сложной деформации жаропрочных материалов из титановых сплавов следует применять «пакетную ковку ваты»: то есть заготовку нагревают до заданного времени выдержки, заготовку вынимают, оборачивают слоем теплоизоляционной ваты (толщиной около 10 мм). , равномерно посыпанный слоем защитного средства для стекла), возвращение в печь для продолжения нагрева (время в зависимости от размера заготовки и пакета хлопка быстрое и медленное), выход из ковки, процесс своевременного повышения температуры покрытия утеплитель хлопок, минимизировать температуру заготовки, чтобы минимизировать температуру заготовки. Хлопок, минимизируйте потерю температуры заготовки, чтобы гарантировать, что в процессе ковки температура всегда выше конечной температуры ковки, практика показывает, что эта операция может значительно уменьшить растрескивание. Кроме того, этот тип нагрева титанового сплава следует использовать низкотемпературную печь с температурой 200 ~ 300 градусов, многоступенчатый нагрев, медленный нагрев (50 ~ 100 градусов / час), чтобы обеспечить равномерный нагрев заготовки, уменьшить температурный градиент. в разных частях. Наконец, в процессе ковки запрещено ронять материал, избегая сильного столкновения с заготовкой; процесс охлаждения медленный и равномерный; шлифовка трещин завершена для испытания на проникновение цвета и т. д.
3.7, предотвращение растрескивания поверхности
Во-первых, растрескивание поверхности, вызванное плохим металлургическим качеством слитков, должно усилить исследование процесса плавки, улучшить уровень плавки, ковку до того, как необходимо полностью удалить холодную сегрегацию слитка, подкожную пористость и другие металлургические дефекты. Во-вторых, при формулировании процесса нагрева и ковки мы должны глубоко обобщить урок о том, что низкая температура нагрева испытуемого материала приводит к серьезному растрескиванию, и всесторонне учитывать различные факторы, чтобы гарантировать оптимальность процесса.
4, Заключение
(1) Ковковое растрескивание титанового сплава включает торцевое растрескивание, складчатое растрескивание, разрыв, внутреннее растрескивание, продольное растрескивание, хрупкое растрескивание и т. д. различных форм и контролируемых причин; и он характеризуется серьезными опасностями, врожденными, наследственными, трудно поддающимися ремонту и шлифовке, а также трудными для проверки.
(2) Чтобы уменьшить и избежать растрескивания при ковке титанового сплава, профилактика должна быть основным направлением деятельности, а также необходимо разработать разумные и осуществимые профилактические меры. В то же время следует обеспечить, чтобы важные процессы, такие как ковка, шлифовка и проверка, находились под контролем, а ключевые контрольные точки мер строго соблюдались.