Titanyum alaşım dövmesinde çeşitli çatlak tiplerinin analizi
Titanyum alaşımları, yüksek spesifik mukavemetleri, korozyon direnci ve yüksek sıcaklık dirençleri nedeniyle havacılık, gemi inşa ve biyomedikal alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, çatlak kusurları dövme işlemi sırasında meydana gelmeye eğilimlidir, ürün kalitesini ve üretim verimliliğini ciddi şekilde etkiler. Bu makale, endüstri için teknik referans sağlamak için tipik vakaları kilit süreç kontrol noktalarıyla birleştirerek titanyum alaşım dövmesindeki ortak çatlama türlerini sistematik olarak gözden geçirir.
Uç yüz çatlama: başlangıç dövmesinin "ölümcül yarası"
Uç yüz çatlaması, titanyum alaşım dövmesinde en yaygın kusurlardan biridir, genellikle Ingot'u üzen veya çizim aşamaları sırasında ortaya çıkar. Karakteristik özelliği, kütüğün uç yüzü boyunca radyal olarak yayılan ve şiddetli durumlarda daha fazla dövmeyi önleyebilen bir çatlaktır. Ana nedenler şunları içerir:
Artık metalurji kusurları:Ingot'un başındaki büzülme boşluklarının veya kuyruktaki soğuk kapatma, dövme basıncı altında çatlak kaynakları haline gelebilir. Örneğin, bir TC4-LC titanyum alaşımlı ingot, yeraltı gözeneklerinin eksik çıkarılması nedeniyle ilk çizim ateşi sırasında yan tarafta delik çatlağı geliştirdi.
Kontrolsüz sıcaklık gradyanları:Üzgünleştirme sırasında, uç yüz ve çekiç örgü arasındaki temas hızlı ısı dağılmasına neden olur. Çizim sırasında, uç yüzün şişmiş kısmındaki soğutma hızı 30 dereceyi /s'yi aşar ve lokalize kırılganlığa neden olur.
Düzensiz deformasyon:Tek bir geçişte veya aşırı deformasyon hızında aşırı azalma, uç yüzün çekirdeğindeki metal akışını engelleyerek batık çatlaklara neden olur. Yaklaşık 85 mm çapında bir TA15 titanyum alaşım çubuğunda, aşırı çizim hızı nedeniyle çekirdeğe 12 mm derinliğe kadar iç çatlaklar tespit edildi.
Önleyici önlemler: Ingot kusurlarını iyice çıkarmak için ultrasonik test kullanın. Kütük uç yüzünü üzme sırasında yalıtım yünü ile örtün, geçiş başına indirgemeyi 15 mm'ye eşit veya eşit olarak kontrol edin ve çekiç örs ön ısıtma sıcaklığını 300 dereceye eşit veya daha büyük bir şekilde optimize edin.
Katlanır Çatlama: Gizli bir "Yüzey Katili"
Katlanma çatlaması, dövme işlemi sırasında tipik olarak rahatsız metal akışından kaynaklanır ve kütük üzerinde veya kütük içinde katmanlı kusurlar olarak ortaya çıkar. Oluşum mekanizmaları üç tipte kategorize edilebilir:
İlk kusurlar:Yükseklik / çapa oranı olan külçeler, üzücü sırasında kusurlar boyunca metal katlanmasına neden olan 2,5'e veya ara örneklemeden kalıntı oluklara eşit veya daha büyük olan külçeler. Bir TB6 titanyum alaşım kütlesi, cilasız örnekleme olukları nedeniyle dövme sonrasında 8 mm derinliğe kadar katlanır çatlaklar geliştirdi.
Süreç hataları:Kütük kesme sırasında eğilir, bu da kesitte ani bir değişikliğe neden olur. 180 derece çevirme ve devam eden işlem sırasında keskin köşelerin cilalanamaması katlanmaya neden olabilir.
Yardımcı Süreç Kusurları:İşleme alet izleri, oksit ölçekli saldırı ve diğer kusurlar sonraki dövme sırasında kıvrımlara genişleyebilir.
Tipik bir durum: Bir uçak motoru diskinin kalıp dövme sırasında, oksit ölçeği ayrılma yüzeyinden temizlenmedi, bu da aşırı kat derinliğine ve% 30 hurda oranına neden oldu. Çözüm: Kesinlikle "üç denetleme" sistemini (kendini inceleme, karşılıklı inceleme ve özel inceleme) uygulayarak, katlama derinliğini 0,5 mm'ye eşit veya eşit olarak kontrol etmek için kütük yüzeyinde boya penetrant testi gerçekleştirin.
Yırtılma ve iç çatlaklar: daha derin bir "organik kriz"
Gözyaşları genellikle gerilme deformasyon aşamasında ortaya çıkar ve enine çatlaklar olarak ortaya çıkar. Kök nedenleri:
Kontrolsüz deformasyon parametreleri:Tek bir geçişte aşırı azaltma veya aşırı azaltma oranı, düzensiz metal akışına yol açar. Bir TB6 titanyum alaşım levhasında, 60 mm'lik tek taraflı bir azalma nedeniyle, gözyaşı derinliği plaka kalınlığının yarısını aştı.
Takım aşınması:Örs kenarında aşınma stres konsantrasyonuna neden olur. Başka bir TC4-DT titanyum alaşım adım şaftında, örsün deformasyonu adım geçişinde yırtılmaya neden oldu.
Dahili çatlaklar kütük içinde gizlenir ve genellikle küçük gauge malzemelerde (Ø 90 mm'den daha az veya eşit) veya tanımlanması zor alaşımlarda (Ti3al ve Ti2Alnb gibi) bulunur. Oluşumları aşağıdaki faktörlerle ilgilidir:
Metalurji ayrımı:Tungsten ve molibden gibi refrakter elementlerin ayrılması lokalize plastisitenin azalmasına yol açar. Bir TA15 titanyum alaşımının kusur tespiti sırasında çekirdekte iç çatlaklar keşfedildi ve analiz NB ayrımından kaynaklandığını gösterdi.
Sıcaklık yönetiminin başarısızlığı:Düşük pahlama sıcaklıkları veya ters dövme, sıcaklık gradyanlarının 50 dereceyi aşmasına neden olur. Belirli bir Ti60 alaşımı, aşırı hızlı su soğutması nedeniyle pah üzerinde 200 mm uzunluğunu aşan uzunlamasına iç çatlaklar geliştirdi.
Proses Optimizasyonu: Kümülatif deformasyon%70'i aştığında ara tavlama yapıldı. Kütük sıcaklık farkının 30 derecenin altında kalmasını sağlamak için bir kızılötesi termal görüntüleme sistemi kuruldu.
Kırılgan Çatlama: Yüksek sıcaklık alaşımlarının "Aşil" topuğu "
Tanımlanması zor yüksek sıcaklık titanyum alaşımları (TC19 ve IMI 834 gibi) sıcaklığa son derece duyarlıdır ve dövme sırasında kırılgan çatlamaya eğilimlidir:
Aşırı düşük nihai dövme sıcaklığı:Yeniden kristalleşme sıcaklığının altında, metalin plastisitesi keskin bir şekilde düşer. Sadece 980 derecelik nihai dövme sıcaklığı olan belirli bir yüksek sıcaklık titanyum alaşım test malzemesi, çatlama nedeniyle neredeyse kırıldı.
Isıtma işlemi kusurları:Aşırı hızlı ısıtma oranları, uçlar ve merkez arasında 100 dereceden büyük bir sıcaklık gradyanı ile sonuçlandı. Bir Ti3al Ingot, dengesiz yalıtım sargısı nedeniyle ısıtma sırasında lokalize kırılgan kırılma yaşadı.
Yanlış soğutma yöntemleri:Su sonrası soğutma stres konsantrasyonuna neden oldu. TC19 alaşımının yuvarlanması sırasında, pahalı kenarlardaki diferansiyel soğutma hızları nedeniyle geliştirilen uzunlamasına çatlaklar.
Önleme ve Kontrol Stratejileri: Dönüşüm noktasının 50 derece içinde nihai dövme sıcaklığını koruyarak aşamalı bir ısıtma işlemi (örneğin, 600 derece, 800 ve 1000 derece) uygulayın. Tanımlanması zor alaşımlar için asbest kaplama kullanın. Bir TA12A alaşımı için, dövme verim hızı asbest kaplaması yoluyla% 63.29'dan% 71.45'e yükseldi.
Yüzey çatlakları ve alfa kırılgan katman: gizli "performans katilleri"
Yüzey çatlakları genellikle aşırı düşük nihai dövme sıcaklıkları veya uzun süreli kalıp temas süresinden kaynaklanır. Kaba işleme sırasında bir titanyum alaşım kabuğunun çatlaklara sahip olduğu bulunmuştur. Kök neden, kalıp dövme sonrasında izotermal tavlama sırasında oksijen açısından zengin bir alfa tabakasının (0.2 mm kalınlığa kadar) oluşumu idi, bu da yüzey sertliğini% 30 artırdı ve kırılganlığı önemli ölçüde artırdı.
Çözüm:
Yağlayıcı uygulaması:Kütük ve kalıp arasındaki sürtünmeyi azaltmak için basın kalıplama sırasında cam yağlayıcı kullanın; Çekiç dövme sırasında kütük ve alt kalıp arasındaki temas süresini 2s'den daha azına veya 2'lere eşit olarak kısaltın.
Atmosfer Kontrolü:Dövme veya ısıl işlem sırasında fırında hafif oksitleyici bir atmosfer (O₂ içeriği%0,5'e eşit veya%0,5'e eşit) koruyun. Aşırı hidrojen içeriğine sahip vakum tavlama parçaları.
Titanyum alaşım dövmesinde çatlamanın önlenmesi ve kontrol edilmesi, tüm metalurjik, işlem ve ekipman zincirinde kapsamlı bir yaklaşım gerektirir. Çatlama riski, ısıtma sıcaklığı profilini optimize ederek önemli ölçüde azaltılabilir (örneğin, ilk dövme sıcaklığının 150-250 derecesinin-dönüşüm noktasının üzerinde kontrol edilmesi), çok yönlü dövme işlemlerinin uygulanması ve çevrimiçi ultrasonik testlerin (frekans ateş başına 2 kattan daha büyük veya eşit) güçlendirilmesi. Gelecekte, dövme işlem simülasyonunda dijital ikiz teknolojinin uygulanmasıyla, titanyum alaşım çatlamasının tahmini ve kontrolü, üst düzey ekipman üretimi için daha güvenilir malzeme desteği sağlayarak daha yüksek hassasiyete doğru ilerleyecektir.
