Анализа и примери примене процеса ковања од легуре титанијума у ​​ваздухопловној индустрији

Анализа и примери примене процеса ковања од легуре титанијума у ​​ваздухопловној индустрији

Резиме: Углавном уводи легуру титанијума и технологију ковања. Узимајући за пример дефекте ковања ТЦ4 отковака који се налазе у ваздухопловној производњи и процес унапређења процеса, анализира се процесне карактеристике ковања од легуре титанијума и његове примене и перспективе развоја у ваздухопловној индустрији.

1. Преглед

Са великим развојем националне привреде и науке и технологије наше земље, ваздухопловна и ваздухопловна индустрија отвориле су нове развојне могућности последњих година, посебно након успостављања националног пројекта „великих авиона“, индустрија производње цивилног ваздухопловства ће постати нова тачка економског раста која води национални економски развој, са широким перспективама за развој. У циљу континуираног унапређења напредности, поузданости и применљивости авиона и повећања конкурентности домаћих авиона на међународном тржишту, предузећа за производњу цивилног ваздухопловства имају све веће захтеве за избор материјала за производњу ваздухопловства; Главне карактеристике легуре титанијума су мала специфична тежина, висока чврстоћа и добра отпорност на топлоту и корозију. Постао је главни избор за компоненте савремених ваздухопловних снага, значајно смањујући тежину авиона, међу којима се у ваздухопловству више користе отковци од легуре титанијума ТЦ4 (Ти-6АЛ-4В) и ТБ6 производња.

2. Класификација легура титанијума и процеса ковања

Према микроструктури на собној температури, легуре титанијума се могу поделити на три типа: легуре -тип, легуре типа + - и легуре типа -тип. Међу њима, термопласти и легуре типа + - имају мало везе са брзином деформације, док легуре типа - имају добру савитљивост, али прениска температура може изазвати таложење -фазе. Процес ковања легуре титанијума је подељен на конвенционалне ковање и високотемпературно ковање према односу између температуре ковања и температуре прелаза.

2.1 Конвенционално ковање легуре титанијума

Обично коришћене деформисане легуре титанијума се обично ковају испод прелазне температуре, што се назива конвенционално ковање. Према температури загревања бланка у (+) фазној зони, може се поделити на ковање у горњој двофазној зони и ковање у доњој двофазној зони.?

2.1.1 Ковање у доњој двофазној зони

Ковање у доњој двофазној зони се генерално загрева и кује на 40~50 степени испод прелазне температуре. У овом тренутку, фаза у настајању и истовремено учествују у деформацији. Што је нижа температура деформације, то је већи број фаза укључених у деформацију. У поређењу са деформацијом региона, процес рекристализације фазе у нижим двофазни регион се нагло убрзава. Нова зрна настала рекристализацијом не само да се таложе дуж деформисане првобитне границе зрна, већ се појављују и у међуслоју између границе зрна и слоја лима. Отковци произведени овим поступком имају високу чврстоћу и добру пластичност, али имају жилавост на лом и својства пузања и даље имају велики потенцијал.

2.1.2 Ковање у горњој двофазној зони

Кова се на температури од 10-15 степена испод тачке прелазне фазе /( + ). Завршно ткиво након деформације садржи више -трансформисаног ткива, што може побољшати перформансе пузања и жилавост ткива на лом; пластичност, чврстоћа и жилавост легуре титанијума могу се комбиновати.

2.2 Високотемпературно ковање легуре титанијума

Такође познат као „ковање“, дели се на два типа: први је процесни метод загревања бланка у зони, почетак и завршетак ковања у зони; други је процесни метод загревања бланка у зони, отпочињање ковања у зони и контролисање велике количине деформације да би се завршило ковање у двофазној зони, која се назива "подковање". У поређењу са двофазно зонско ковање, ковање може добити већу чврстоћу пузања и жилавост лома, што такође доприноси побољшању заморних својстава легура титанијума.

2.3 Изотермно ковање легуре титанијума

Ова врста процеса користи механизам суперпластичности и пузања материјала за производњу сложенијих отковака, што захтева да се калуп претходно загреје и одржава у опсегу од 760 ~ 980 степени; хидраулична преса примењује притисак на унапред одређеној вредности, а радна брзина пресе се аутоматски подешава према отпорности на деформацију бланка. Пошто се калуп загрева, нема потребе да се користи тако брза покретна греда да би се избегло брзо хлађење. Многи отковци који се користе у авионима имају карактеристике танких зидова и високих ребара, тако да је овакав процес примењен у авио-производњи, као што је изотермички прецизни процес ковања од легура титанијума ТБ6 код одређеног типа домаћих авиона.

3. Анализа дефеката и унапређење процеса ТЦ4 отковака

3.1 Појава и анализа дефеката у отковцима ТЦ4

Када је фабрика спровела пробну производњу ТЦ4 отковака према беацон-у, откривено је да неколико индикатора перформанси отковака нису квалификовани. Међу њима је индекс „фрактуре зарезаног стреса“ био мањи од 5 сати. С обзиром на овај проблем, прво треба анализирати металографску структуру ТЦ4, а затим тражити разлоге из процеса ковања.

3.1.1 Морфолошке карактеристике металографске организације ТЦ4

ТЦ4 легура титанијума је + легура титанијума, састав је Ти―6АЛ-4В, жарена структура је + фаза, која садржи 6? -Стабилизовани елементарни алуминијум побољшава чврстоћу -фазе кроз ојачавање чврстог растопа и ванадијум има мању способност стабилизације -фазе. Према томе, број -фаза у жареном ткиву је мали, што чини око 7-10?.

Под различитим условима термичке обраде и термичке обраде, пропорције, својства и морфологија основних фаза и ТЦ4 легура су веома различите. Температура прелаза ТЦ4 легуре је око 1000 степени. Ако се ТЦ4 загреје на 950 степени, настало ткиво након хлађења ваздухом је у настајању + прелазно ткиво; ако се загреје на 1100 степени и охлади на ваздуху, добија се густо и потпуно трансформисано -фазно ткиво, које се назива Веијево ткиво. Ако загревање и деформација делују истовремено, ефекат је очигледнији. ТЦ4 легура се загрева изнад прелазне температуре, али је деформација мала и формира се Веијево ткиво. Њене организационе карактеристике су: ниска пластичност и ударна жилавост, али добра отпорност на пузање. Ако је почетна температура деформације изнад прелаза, али степен деформације је довољно велики, а резултујуће карактеристике ткива су: гранични део зрна повучен фазом је згњечен, а пругасти фазни део је изобличен, што се назива мрежасто ткиво. Одликује се бољом пластичношћу и ударцем. жилавост од Веиове организације, слична изометријској организацији финих кристала, дуготрајна висока температура и добре перформансе пузања. Ако је температура загревања нижа од прелазне температуре и степен деформације је довољан, добија се изометријска структура. Карактерише је добре укупне перформансе, посебно високу пластичност и ударну жилавост. Ако се високотемпературни део региона + фазе деформише, а затим жари на високој температури да би се формирала мешовита структура, његове укупне перформансе су добре.

Из горње анализе металографске организације може се судити да ако се учинак ТЦ4 смањи, то може бити узроковано двема карика у процесу ковања.:

① Температура грејања је превисока, достиже или премашује прелазну температуру;

②Степен деформације отковака није довољно велики.

3.1.2 Анализа процеса ковања ТЦ4

Утицај температуре ковања на величину зрна и особине на собној температури легуре + титанијума је да како температура расте (изнад фазног прелаза), зрно постаје веће, док издужење и скупљање попречног пресека постају мањи, а пластичност опада. ; да би се осигурало да ТЦ4 отковци имају добре укупне перформансе, треба их ковати испод прелазне температуре. Титанијумска легура има високу отпорност на деформацију, али лошу топлотну проводљивост. Током ковања, под насилним струјањем легуре и тешким ударцем чекићем, деформација може довести до тога да температура појединих делова отковака премаши прелазну температуру, а степен деформације је превелик, премали и други фактори ће изазвати зрно. да буду густе, што ће умањити перформансе. На основу наведеног, може се прелиминарно утврдити да разлози за подстандардне перформансе ТЦ4 отковака могу бити узроковани.:

①Температура серије кованих залиха је превисока када се загреје, прелази прелазну тачку;

②Када је један чекић претежак током ковања, степен деформације једног чекића је превелик, што доводи до локалног прегревања и агрегације и рекристализације, а перформансе су деградиране.

③Температура топлотног третмана након ковања је превисока, тако да температура ТЦ4 ковања прелази прелазну тачку, формирајући Веи-ово ткиво и смањујући перформансе ковања.

3.2 Промене параметара процеса ковања ТЦ4 и резултати испитивања

3.2.1 Избор и резултати тестних параметара

Имајући у виду горњу анализу, промените параметре процеса ковања ТЦ4 (Табела 1) и обратите пажњу на лагано и брзо ковање приликом ковања у исто време. (Напомена: Величина сечења￠50×113, величина ковања 50×65×65)

Резултати испитивања: Сви индикатори перформанси су квалификовани, од којих је индекс „лома напрезања у зарезу“ већи од 5 сати.

3.2.2 Анализа резултата испитивања

(1) Судећи по температури пећи и почетној температури ковања, температура загревања није превисока, чак и ако прелази 20 степени, квалификовани делови се и даље могу ковати.

(2) У тесту је коришћен један ударац чекића да се лагано удари брзи ударац, а перформансе тестних отковака су биле на нивоу стандарда, што је доказало да су лагани ударац и брзи ударац били важан фактор у побољшању перформанси ударца. ковања.

(3) Температура термичке обраде након ковања је 20 степени нижа од оригиналног параметра, што такође може бити фактор у побољшању перформанси, јер са температурне тачке гледишта, ако температура пећи достигне 795 степени због одступања контроле температуре, ово прелази 780 степени наведених у производном приручнику, што ће довести до смањења перформанси отковака.

3.2.3 Верификација и закључак резултата испитивања

У циљу даље провере резултата испитивања, спроведено је испитивање у комбинацији са производњом (табела 2), а метод лаганог и брзог ударања је и даље задржан током ударања чекића; резултат је био да су сви отковци прошли тест, а индекс „лома напрезања у зарезу“ био је већи од 5 сати.

Механичка својства отковака од легуре титанијума ТЦ4 пре и после испитивања су приказана изнад (Табела 3). Испитивањем се закључује да при производњи отковака од легуре титанијума ТЦ4 треба строго контролисати процесне параметре ковања; пре свега, обратите пажњу на лагано и брзо ковање у ковању како бисте смањили деформацију једног чекића, а друго, теоријску вредност температуре термичке обраде након ковања треба поставити у распону од 760 ~ 770 степени, тако да како би се обезбедио квалитет ковања ТЦ4 отковака.

3. Перспективе развоја технологије ковања од легуре титанијума

Процес ковања легуре титанијума се широко користи у ваздухопловној и ваздухопловној производној индустрији. Процес изотермног ковања је коришћен у производњи делова мотора и конструкцијских делова авиона; такође постаје све популарнији у аутомобилској, електроенергетској и поморској индустрији. Добродошли. У страним земљама примена легура титанијума се развила на веома висок ниво, а примену вишетемпературних ТиАЛ легура и интерметалних једињења људи су ценили и спроведено је много истраживања; У циљу што боље примене ових материјала, истовремено су урађена многа истраживања о њиховој технологији деформације. Људи све више пажње поклањају и истраживању легура субтитанијума веће чврстоће. Примена легуре титанијума и истраживање технологије ковања и даље ће бити врућа тема.