Enghreifftiau dadansoddi a chymhwyso o broses ffugio aloi titaniwm mewn diwydiant hedfan

Enghreifftiau dadansoddi a chymhwyso o broses ffugio aloi titaniwm mewn diwydiant hedfan

Crynodeb: Mae'n bennaf yn cyflwyno aloi titaniwm a thechnoleg ffugio. Gan gymryd diffygion ffugio TC4 a geir mewn cynhyrchu hedfan a'r broses o wella'r broses fel enghraifft, mae'n dadansoddi nodweddion proses ffugio aloi titaniwm a'i ragolygon cymhwyso a datblygu yn y diwydiant hedfan.

1. Trosolwg

Gyda datblygiad mawr economi genedlaethol ein gwlad a gwyddoniaeth a thechnoleg, mae'r diwydiannau awyrofod a hedfan wedi cyflwyno cyfleoedd datblygu newydd yn ystod y blynyddoedd diwethaf, yn enwedig ar ôl sefydlu'r prosiect "awyrennau mawr" cenedlaethol, bydd y diwydiant gweithgynhyrchu hedfan sifil yn dod yn pwynt twf economaidd newydd sy'n arwain y datblygiad economaidd cenedlaethol, gyda rhagolygon eang ar gyfer development.In er mwyn gwella'n barhaus y datblygedig, dibynadwyedd a chymhwysedd awyrennau a chynyddu cystadleurwydd y farchnad ryngwladol o awyrennau domestig, mae gan fentrau gweithgynhyrchu hedfan sifil ofynion uwch ac uwch ar gyfer y detholiad o ddeunyddiau gweithgynhyrchu hedfan; Prif nodweddion aloi titaniwm yw ei ddisgyrchiant penodol bach, cryfder uchel, ymwrthedd gwres da a gwrthiant cyrydiad. Mae wedi dod yn brif ddeunydd o ddewis ar gyfer cydrannau grym awyrennau modern, gan leihau pwysau'r awyren yn fawr, ac ymhlith y rhain mae gofaniadau aloi titaniwm TC4 (Ti-6AL-4V) a TB6 yn cael eu defnyddio'n fwy mewn hedfan. gweithgynhyrchu.

2. Dosbarthiad aloion titaniwm a phrosesau ffugio

Yn ôl y microstrwythur ar dymheredd yr ystafell, gellir rhannu aloion titaniwm yn dri math: - math o aloion, + - aloion math ac aloion math. Yn eu plith, mae'r thermoplastig o a + - aloion math yn cael fawr o berthynas â'r cyflymder anffurfio, tra bod aloion-math wedi hydrinedd da, ond gall tymheredd rhy isel achosi dyddodiad-cyfnod.Rhennir y broses gofannu aloi titaniwm yn gonfensiynol. meithrin a meithrin tymheredd uchel yn ôl y berthynas rhwng tymheredd ffugio a thymheredd pontio.

2.1 Gofannu aloi titaniwm confensiynol

Mae aloion titaniwm anffurfiedig a ddefnyddir yn gyffredin fel arfer yn cael eu ffugio islaw'r tymheredd trawsnewid, a elwir yn gofannu confensiynol. Yn ôl tymheredd gwresogi'r gwag yn y parth cyfnod (+), gellir ei rannu'n ffugio yn y parth dau gam uchaf a ffugio. yn y parth dau gam isaf.?

2.1.1 Gofannu yn y parth dau gam isaf

Yn gyffredinol, caiff gofannu yn y parth dau gam isaf ei gynhesu a'i ffugio ar 40 ~ 50 gradd yn is na'r tymheredd trosglwyddo. Ar yr adeg hon, y cyfnod eginol a chymryd rhan mewn anffurfiannau ar yr un time.The isaf y tymheredd anffurfiannau, y mwyaf yw'r nifer o gamau sy'n ymwneud â anffurfiannau.Compared â anffurfiannau y rhanbarth, y broses recrystalization y cyfnod yn y is rhanbarth dau gam yn cyflymu'n sydyn. Mae'r grawn newydd a ffurfiwyd gan ailgrisialu nid yn unig yn gwaddodi ar hyd y ffin grawn wreiddiol anffurfiedig, ond hefyd yn ymddangos yn yr haen ganolraddol rhwng y ffin grawn a'r haenen ddalen. Mae gan y gofaniadau a gynhyrchir gan y broses hon gryfder uchel a phlastigrwydd da, ond mae eu caledwch torri asgwrn a mae gan eiddo ymlusgiad botensial mawr o hyd.

2.1.2 Gofannu yn y parth dau gam uchaf

Mae'n cael ei ffugio ar dymheredd o 10-15 gradd yn is na'r pwynt trosglwyddo cyfnod /( + ). Mae'r meinwe olaf ar ôl anffurfiad yn cynnwys meinwe wedi'i drawsnewid yn fwy, a all wella perfformiad ymgripiad a chaledwch torri asgwrn y meinwe; gellir cyfuno plastigrwydd, cryfder a chaledwch aloi titaniwm.

2.2 Tymheredd uchel gofannu aloi titaniwm

Fe'i gelwir hefyd yn "gofannu", fe'i rhennir yn ddau fath: y cyntaf yw'r dull proses o wresogi'r gwag yn y parth, gan ddechrau a chwblhau'r gofannu yn y parth; yr ail yw'r dull proses o wresogi'r gwag yn y parth, gan ddechrau'r gofannu yn y parth, a rheoli llawer iawn o anffurfiad i gwblhau'r gofannu yn y parth dau gam, y cyfeirir ato fel "is-gofannu". O'i gymharu â meithrin parth dau gam, gofannu yn gallu cael cryfder ymgripiad uwch a gwydnwch torri asgwrn, sydd hefyd yn ffafriol i wella priodweddau blinder aloion titaniwm.

2.3 gofannu marw isothermol o aloi titaniwm

Mae'r math hwn o broses yn defnyddio mecanwaith superplastigedd a creep y deunydd i gynhyrchu gofaniadau mwy cymhleth, sy'n ei gwneud yn ofynnol i'r mowld gael ei gynhesu ymlaen llaw a'i gynnal yn yr ystod o 760 ~ 980 gradd; mae'r wasg hydrolig yn cymhwyso pwysau ar werth a bennwyd ymlaen llaw, ac mae cyflymder gweithio'r wasg yn cael ei addasu'n awtomatig gan wrthwynebiad dadffurfiad y blank.Since mae'r mowld yn cael ei gynhesu, nid oes angen defnyddio trawst symudol mor gyflym i osgoi oeri cyflym. Mae gan lawer o forgings a ddefnyddir mewn awyrennau nodweddion waliau tenau ac asennau uchel, felly mae'r math hwn o broses wedi'i gymhwyso mewn gweithgynhyrchu hedfan, megis proses ffugio marw aloi titaniwm TB6 manwl gywirdeb isothermol math penodol o awyrennau domestig.

3. Dadansoddi diffygion a gwella prosesau gofaniadau TC4

3.1 Digwyddiad a dadansoddiad o ddiffygion mewn ffugiadau TC4

Pan gynhaliodd ffatri y cynhyrchiad prawf o forgings TC4 yn ôl y beacon, canfuwyd nifer o ddangosyddion perfformiad y forgings i fod yn ddiamod. Yn eu plith, roedd y mynegai o "dorasgwrn straen rhicyn" yn llai na 5 awr. Yn wyneb y broblem hon, dylid dadansoddi strwythur metallograffig TC4 yn gyntaf, ac yna dylid dod o hyd i'r rheswm o'r broses ffugio.

3.1.1 Nodweddion morffolegol trefniadaeth metallograffig TC4

Aloi titaniwm TC4 yn + aloi titaniwm, y cyfansoddiad yw Ti―6AL-4V, y strwythur anelio yw + cyfnod, sy'n cynnwys 6? Mae'r -stabilized alwminiwm elfennol yn gwella cryfder y -phase trwy gryfhau toddi solet, a mae gan fanadium allu llai i sefydlogi'r -cyfnod. Felly, mae nifer y -phases yn y meinwe annealed yn fach, gan gyfrif am tua 7-10?.

O dan wahanol driniaeth wres ac amodau prosesu thermol, mae cyfrannau, priodweddau a morffoleg y cyfnodau sylfaenol ac aloion TC4 yn wahanol iawn. Mae tymheredd pontio aloi TC4 tua 1000 gradd. Os caiff TC4 ei gynhesu i 950 gradd, y meinwe canlyniadol ar ôl oeri aer yw meinwe eginol + trosiannol; os caiff ei gynhesu i 1100 gradd a'i oeri ag aer, ceir meinwe -phase trwchus ac wedi'i drawsnewid yn llwyr, a elwir yn feinwe Wei.Os yw gwresogi ac anffurfiad yn gweithredu ar yr un pryd, mae'r effaith yn fwy amlwg. Mae'r aloi TC4 yn cael ei gynhesu'n uwch na'r tymheredd trawsnewid, ond mae'r anffurfiad yn fach, ac mae meinwe'r Wei yn cael ei ffurfio. Ei nodweddion trefniadol yw: plastigrwydd isel a chaledwch effaith, ond mae'r tymheredd anffurfiad cychwynnol yn uwch na'r trawsnewid, ond mae graddau'r anffurfiad yn ddigon mawr, y nodweddion meinwe sy'n deillio o hyn yw: mae'r rhan ffin grawn a dynnir gan y cyfnod yn cael ei falu, ac mae'r rhan cyfnod streipiog yn cael ei ystumio, a elwir yn meinwe tebyg i rwyll. Mae'n cael ei nodweddu gan blastigrwydd ac effaith well caledwch na sefydliad Wei, yn debyg i sefydliad grisial mân isometrig, tymheredd uchel hir-barhaol a pherfformiad ymgripiad da. perfformiad cyffredinol da, yn enwedig plastigrwydd uchel a caledwch effaith.

O'r dadansoddiad uchod o'r sefydliad metallograffig, gellir barnu, os bydd perfformiad TC4 yn gostwng, y gallai gael ei achosi gan ddau ddolen yn y broses ffugio.:

①Mae'r tymheredd gwresogi yn rhy uchel, gan gyrraedd neu ragori ar y tymheredd trosglwyddo;

② Nid yw gradd anffurfiad y gofaniadau yn ddigon mawr.

3.1.2 Dadansoddiad proses ffugio TC4

Dylanwad tymheredd ffugio ar faint grawn a phriodweddau tymheredd ystafell + aloi titaniwm yw bod y grawn yn dod yn fwy wrth i'r tymheredd gynyddu (uwchben y trawsnewidiad cyfnod), tra bod yr elongation a'r crebachu trawstoriad yn dod yn llai, ac mae'r plastigrwydd yn lleihau ; er mwyn sicrhau bod gan gofaniadau TC4 berfformiad cyffredinol da, dylid eu ffugio islaw'r tymheredd pontio. Mae gan aloi Titaniwm ymwrthedd dadffurfiad uchel, ond mae dargludedd thermol gwael. Yn ystod gofannu, o dan lif treisgar yr aloi a morthwylio trwm, gall yr anffurfiad achosi i dymheredd rhannau unigol y gofannu fod yn uwch na'r tymheredd trawsnewid, ac mae gradd yr anffurfiad yn rhy fawr, yn rhy fach a bydd ffactorau eraill yn achosi'r grawn. i fod yn drwchus, a fydd yn lleihau'r perfformiad. Yn seiliedig ar yr uchod, gellir pennu'n rhagarweiniol y gallai'r rhesymau dros berfformiad is-safonol gofaniadau TC4 gael eu hachosi.:

① Mae tymheredd y swp o fylchau ffug yn rhy uchel wrth eu gwresogi, gan ragori ar y pwynt trosglwyddo;

② pan fydd morthwyl sengl yn rhy drwm yn ystod gofannu, mae gradd anffurfiad morthwyl sengl yn rhy fawr, gan achosi gorboethi lleol a chydgasglu ac ailgrisialu, ac mae'r perfformiad wedi'i ddiraddio.

③ Mae tymheredd triniaeth wres ar ôl ffugio yn rhy uchel, fel bod tymheredd y gofannu TC4 yn fwy na'r pwynt trawsnewid, gan ffurfio meinwe Wei a lleihau perfformiad y gofannu.

3.2 Newidiadau paramedr proses ffugio TC4 a chanlyniadau profion

3.2.1 Dewis a chanlyniadau paramedrau prawf

Yn wyneb y dadansoddiad uchod, newidiwch baramedrau proses ffugio TC4 (Tabl 1) a rhowch sylw i gofannu ysgafn a chyflym wrth ffugio ar yr un pryd.

Canlyniadau profion: Mae'r holl ddangosyddion perfformiad yn gymwys, ac mae'r mynegai "toriad straen rhicyn" yn fwy na 5 awr.

3.2.2 Dadansoddiad o ganlyniadau profion

(1) A barnu o dymheredd y ffwrnais a'r tymheredd ffugio cychwynnol, nid yw'r tymheredd gwresogi yn rhy uchel, hyd yn oed os yw'n fwy na 20 gradd, gellir dal i ffugio rhannau cymwys.

(2) Yn y prawf, defnyddiwyd trawiad morthwyl sengl i daro'r dyrnu cyflym yn ysgafn, ac roedd perfformiad y gofaniadau prawf hyd at y safon, gan brofi bod y punch ysgafn a'r dyrnu cyflym yn ffactor pwysig wrth wella perfformiad y gofaniadau.

(3) Mae tymheredd y driniaeth wres ar ôl ffugio 20 gradd yn is na'r paramedr gwreiddiol, a all hefyd fod yn ffactor wrth wella perfformiad, oherwydd o safbwynt tymheredd, os yw tymheredd y ffwrnais yn cyrraedd 795 gradd oherwydd y gwyriad rheoli tymheredd, mae hyn yn fwy na'r gradd 780 a nodir yn y llawlyfr cynhyrchu, a fydd yn arwain at ostyngiad ym mherfformiad y gofaniadau.

3.2.3 Dilysu a chasgliad canlyniadau profion

Er mwyn gwirio canlyniadau'r profion ymhellach, cynhaliwyd prawf ar y cyd â chynhyrchu (Tabl 2), ac roedd y dull o guro golau a chyflym yn dal i gael ei gynnal yn ystod morthwylio; y canlyniad oedd bod yr holl forgings wedi pasio'r prawf, ac roedd y mynegai "toriad straen rhicyn" yn fwy na 5 awr.

Dangosir priodweddau mecanyddol gofaniadau aloi titaniwm TC4 cyn ac ar ôl y prawf uchod (Tabl 3). Trwy'r prawf, daethpwyd i'r casgliad, wrth gynhyrchu gofaniadau aloi titaniwm TC4, y dylid rheoli paramedrau proses gofannu yn llym; yn gyntaf oll, rhowch sylw i'r gofannu ysgafn a chyflym yn y gofannu i leihau anffurfiad morthwyl sengl, ac yn ail, dylid gosod gwerth damcaniaethol y tymheredd triniaeth wres ar ôl ffugio yn yr ystod o 760 ~ 770 gradd, felly er mwyn sicrhau ansawdd gofannu gofaniadau TC4.

3. Rhagolygon datblygu technoleg ffugio aloi titaniwm

Defnyddir y broses ffugio o aloi titaniwm yn eang yn y diwydiannau gweithgynhyrchu hedfan ac awyrofod. Defnyddiwyd y broses ffugio isothermol wrth gynhyrchu rhannau injan a rhannau strwythurol awyrennau; mae hefyd yn dod yn fwy a mwy poblogaidd yn y diwydiannau modurol, pŵer trydan a llynges. Mewn gwledydd tramor Welcome.In, mae cymhwyso aloion titaniwm wedi datblygu i lefel uchel iawn, ac mae cymhwyso aloion TiAL tymheredd uwch a chyfansoddion rhyngfetelaidd wedi cael ei werthfawrogi gan bobl, ac mae llawer o ymchwil wedi'i wneud; er mwyn cymhwyso'r deunyddiau hyn yn well, ar yr un pryd, mae llawer o astudiaethau wedi'u gwneud ar eu technoleg anffurfio. Mae pobl hefyd yn talu mwy a mwy o sylw i'r ymchwil ar aloion titaniwm cryfder uwch-uwch. bydd ymchwil i dechnoleg ffugio yn dal i fod yn bwnc llosg.