Које су карактеристике процеса хладног рада за шипке и жице од легуре титанијума?

 

Карактеристике кристалне структуре легура титанијума доводе до далеко већих потешкоћа у хладној обради у поређењу са обичним угљеничним челиком и легурама бакра. За легуре титанијума типа - и + - (1. разред,5. разред), број оперативних система клизања на собној температури је ограничен; деформација лако ствара близанце и доводи до високе стопе очвршћавања. Иако легуре титанијума типа - поседују релативно супериорну способност хладног обликовања, запетљавање дислокација и јачање текстуре се и даље јављају при великим деформацијама. Неправилан избор параметара хладног рада може лако изазвати ломљење жице, гребање површине, пуцање изазвано заосталим напрезањем, прекомерну анизотропију механичких својстава и друге дефекте.

 

 

1. Принципи процеса

Хладно извлачење: бланко се провлачи кроз матрицу под спољном силом да би се остварило смањење пречника и издужење.

Хладно ротационо набијање: Високофреквентно радијално ударање чекићима, погодно за прецизно смањење пречника шипки великих димензија.

Хладно ваљање: Формирање компресијом ролни, углавном се примењује на делове специјалног облика и жице мале до средње величине.

 

2. Карактеристике материјала

Изражено радно каљење. Смањење површине у једном пролазу креће се од 10% до 20%. Прекомерна деформација узрокује ломљење материјала и лепљење у калупу. + легуре титанијума показују јаче очвршћавање, док легуре титанијума дају бољу хладноћу пластичности.

 

Титанијум има високу површинску активност и склон је хладном заваривању и лепљењу. Потребна су посебна чврста мазива и бланко предтретман; шеме подмазивања оријентисане на челик не могу се директно усвојити.

Хладна деформација производи текстуру жице и доводи до анизотропних механичких својстава. Жарење може само да ослаби текстуру, а не да је потпуно елиминише.

 

Неуједначена деформација оставља заостало затезно напрезање, смањујући отпорност на корозију и перформансе замора. Међупролазно жарење ће се усвојити за вишепролазну обраду.

 

 

1. Зрна

Оригинална равноосна зрна су издужена да формирају влакнасте микроструктуре. Под великим деформацијама, издужена зрна се фрагментирају и стварају подзрна деформације. Поред клизања, хексагонална збијена (ХЦП) -фаза развија деформационе близанце, који сегментирају зрна и ометају кретање дислокације.

 

2. Дислокације

Хладна деформација повећава густину дислокација и производи дислокацијске сплетове, дислокацијске ћелије и подзрна, која чине основни механизам ојачања при хладном раду.

 

3. Фазе

Деформација легура -титанијума се реализује клизањем и братимљењем -фазе. Хладна деформација метастабилних легура титанијума може изазвати → '' мартензитну трансформацију, што утиче на чврстоћу и еластичност. Стабилне легуре -титанијума се деформишу углавном дислокацијским клизањем -фазе и једва пролазе кроз фазну трансформацију.

 

 

1. Тотална хладна деформација

Повећана хладна деформација повећава чврстоћу и тврдоћу, али смањује пластичност легура титанијума.

Ниска хладна деформација: Слабо радно очвршћавање, благи прираст чврстоће, повољна пластичност, ниско заостало напрезање и блага текстура. Погодно за високопластичне причврсне жице.

 

Умерена хладна деформација: Повећана чврстоћа и смањено издужење; формирају се влакнаста микроструктура и очигледна текстура. Ово је уобичајени процесни пут за жице од титанијума високе чврстоће.

 

Велика хладна деформација: Масивно умножавање дислокација доводи до значајног побољшања чврстоће, праћено смањеном пластичношћу и повећаном крхкошћу, као и израженим заосталим напрезањем и текстуром. Усвојен је само за мали број компоненти високе чврстоће и високе еластичности, а готови производи захтевају довољно жарење за ублажавање напрезања.

 

2. Алокација пролаза и средње жарење

С обзиром на фиксну укупну деформацију, пролази извлачења или ваљања утичу на принос производа и униформност својстава. Велика деформација у једном пролазу лако узрокује концентрацију напона и површинске пукотине. Вишепролазна деформација мале деформације у комбинацији са средњим жарењем олакшава очвршћавање, олакшава формирање и даје уједначенија својства материјала.

Регенеративно жарење: Елиминише заостало напрезање и делимично враћа пластичност уз мало смањење чврстоће, углавном се користи за ублажавање напрезања готових производа.

Рекристализационо жарење: Потпуно омекшава материјале за накнадно хладно извлачење. Превише висока температура или продужено време држања изазивају згрушавање зрна, што смањује снагу и перформансе замора. Жарење титанијумских легура ће се изводити у вакууму или инертној атмосфери да би се спречила апсорпција водоника и кисеоника, избегавајући кртост водоника и погоршање жилавости.

 

3. Квалитет површине и перформансе услуге

Огреботине, удубљења и микропукотине изазване хладном обрадом имају тенденцију да иницирају ломове услед замора и корозију под напоном. Перформансе замора титанијумских шипки и жица су веома осетљиве на површинске дефекте. Оптимизовано подмазивање и контрола стања матрице побољшавају стање површине и продужавају век трајања. Чак и мањи површински недостаци могу значајно смањити чврстоћу на замор.

 

 

Дефект	Главни узроци	Контролне противмере
Прекид жице током извлачења	Прекомерна деформација у једном пролазу, нагомилано радно очвршћавање, површински дефекти зазора, неуспех подмазивања, кртост водоником	Смањите редукцију у једном пролазу; повећати средње жарење; полирајте празнине за уклањање површинских недостатака; строго контролисати садржај водоника
Површинско гребање и љуштење	Хладно заваривање и лепљење матрице између титанијума и калупа	Оптимизирајте премаз празне површине; усвојити калупе од цементног карбида; контролисати угао конуса матрице и завршну обраду површине
Residual-stress-induced cracking	Прекомерно заостало затезно напрезање након вишепролазне деформације	Спровести средње напонско жарење; контролисати брзину хлађења
Прекомерна анизотропија својстава	Интензивна деформациона текстура	Разумно контролисати укупну деформацију; оптимизовати режим жарења; прилагодите почетну празну текстуру ако је потребно

 

Референце

[1] Зхоу Зонгии. Статус развоја и методе ојачања легура титанијума високе чврстоће[Ј]. Часопис Пекиншког технолошког универзитета, 2022.

[2] Сун Ксиаопинг. Механизам еволуције микроструктуре и текстуре титанијумских легура под синергистичком регулацијом ваљања-извлачења-жарења-хлађења[Ј]. Ретки метални материјали и инжењеринг, 2025.

[3] Донг Јие. Ефекти производних процеса високопластичних медицинских шипки од легуре титанијума ТЦ4 на микроструктуру и својства [Ј]. Свет метала, 2021.

 

 

Руиханг, као директни произвођач производа од титанијума, испоручује сировине оптималног квалитета за производњу ваших прецизних компоненти. Ако имате било какве потребе за куповином шипки/плоча од легуре титанијума, слободно нас контактирајте путем е-поште:Sam.Rui@bjrh-titanium.com