Для більшості людей титан означає одне: легкий, міцний і преміальний.
Але для інженерів-матеріалів існує величезна різниця між комерційно чистим титаном і високо-ефективними титановими сплавами.
І серед усіх титанових сплавів один сорт стоїть вище за інші:
Титан класу 5 (Ti-6Al-4V, TC4) – найпоширеніший у світі титановий сплав.
Від компонентів авіаційних двигунів і ортопедичних імплантатів до офшорних клапанів і високо-автомобільних деталей, Ti-6Al-4V є основою сучасного передового виробництва.
Але ось правда:
Видатні характеристики Ti-6Al-4V не створюються в плавильній печі – вони створюються під час кування.
Кування титанового сплаву - це набагато більше, ніж формування металу. Це дуже контрольований процес, який включає:
точне регулювання температури
контроль деформації
уточнення мікроструктури
гранулометрична техніка
зниження залишкової напруги
аерокосмічний{0}}забезпечення якості
Іншими словами:
Кування — це процес, який надає титану справжньої міцності.
Чому Ti-6Al-4V (клас 5 / TC4) є водночас критичним і складним
Ti-6Al-4V (клас 5) є найбільш поширеним титановим сплавом у всьому світі.
Типові властивості включають:
Структура альфа-бета-фази
Бета-трансус близько 995 градусів (залежить від хімії та обробки)
Міцність на розрив зазвичай перевищує 895 МПа
Відмінна стійкість до втоми
Чудова стійкість до корозії
Чудова біосумісність
Це кращий сплав для:
Аерокосмічні конструкційні поковки
Компоненти турбінного компресора
Медичні імпланти
Застібки для автоспорту
Обладнання для хімічної обробки
Сировина для адитивного виробництва
Однак його відносно низька теплопровідність і висока реакційна здатність при підвищених температурах роблять його одним із найвимогливіших технічних сплавів для успішного кування.
Чому кування має значення: перетворення литої структури на високо-мікроструктуру
Як-литий титан містить:
грубі зерна
сегрегація
внутрішня пористість
не-однорідні механічні властивості
За допомогою контрольованого кування ця структура перетворюється на:
дрібні рівновісні зерна
покращена щільність
рівномірний альфа-бета-розподіл
підвищені показники втоми
чудова в'язкість до руйнування
Це вдосконалення мікроструктури безпосередньо покращує:
Межа текучості
Пластичність
Втома життя
Можливість ультразвукового контролю
Довгострокова-надійність
Для аерокосмічних і медичних компонентів ця трансформація є важливою.
Три основні елементи кування титанового сплаву
1. Точний контроль температури - Різниця в 10 градусів може змінити все
Титанові сплави дуже чутливі до температури кування.
Рекомендований діапазон кування для Ti-6Al-4V:
Приблизно 900–950 градусів для багатьох операцій кування
Якщо температура занадто висока:
Відбувається укрупнення зерна
Знижується втомна міцність
Механічні властивості стають непостійними
Якщо температура занадто низька:
Різко зростає напруга потоку
Підвищується ризик злому
Навантаження на штампи збільшуються
Сучасне ковальське обладнання використовує:
Багато{0}}зональні печі
Інфрачервоний моніторинг температури
Термопари
Цифровий запис процесу
У куванні титану кожен ступінь має значення.
2. Великі гідравлічні преси - Рівномірне зусилля для рівномірних властивостей
Успішне кування титану залежить від контрольованої та рівномірно розподіленої деформації.
Гідравлічні-преси для важких навантажень забезпечують:
Стабільний тиск
Контрольовані швидкості деформації
Глибока внутрішня деформація
Відмінна повторюваність
Переваги включають:
Закриття внутрішніх пустот
Зменшення сегрегації
Покращене подрібнення зерна
Послідовні властивості від центру до поверхні
Ось чому поковки з аерокосмічного титану зазвичай виготовляють на великотоннажних гідравлічних пресах-.
3. Кваліфіковані технічні команди - Досвід людей усе ще має значення
