Materiały tytanowe są szeroko stosowane w lotniczej, inżynierii morskiej, sprzęcie chemicznym i dziedzinach medycznych ze względu na ich wysoką wytrzymałość, odporność na korozję, niską gęstość i doskonałą biokompatybilność. Jednak w przeciwieństwie do tradycyjnego przetwarzania metalu, kształtowanie materiałów tytanowych osiąga się za pomocą określonych technik. W tym artykule, w oparciu o fizyczne właściwości materiałów tytanowych, systematycznie analizuje kluczowe punkty techniczne i scenariusze zastosowania czterech podstawowych procesów: formowanie zginania, stemplowanie, formowanie wirowania i połączenie ekspansji.
Formowanie zginające: zrównoważona sztuka deformacji plastikowej elastycznej
Formowanie zginania jest najczęstszą metodą formowania w produkcji sprzętu tytanowego. Osiąga kontrolę kształtu poprzez połączenie deformacji tworzywa sztucznego i odzyskiwania sprężystości. Podstawowe punkty procesu są następujące:
1. Kontrola odporności:Po zginaniu materiały tytanowe ulegają odzyskaniu sprężystości, co wymaga odszkodowania poprzez dostosowanie promienia zginania lub parametrów procesu. Na przykład margines od 2 do 5 stopni powinien być zarezerwowany dla kąta zginania, aby przeciwdziałać odbiciu.
2. Minimalne ograniczenie promienia zginania:Minimalny promień zginania materiałów tytanowych jest zazwyczaj trzykrotnie większa niż średnica rury (zimne gięcie) lub dwukrotnie (gorące zgięcie). Rury tytanowe o średnicy mniejszej niż 50 mm mogą być wygięte przy użyciu procesu zginania zimnego, ale po zimnym zginaniu wymagane jest wyżarzanie ulgi stresu (utrzymujące się w wysokości 450-550 stopni przez 1 godzinę), aby wyeliminować naprężenie resztkowe.
3. Optymalizacja procesu gięcia gorącego:
- Kontrola temperatury: Temperatura ogrzewania dla czystego tytanowego zginania wynosi 177-350 stopni, a w przypadku stopów tytanu można ją ogrzewać do 427 stopni. W tym momencie granica plastyczności zmniejsza się o 25%-50%, a plastyczność znacznie się poprawia, przy czym kąt odbicia zmniejsza się do mniejszej niż 1 stopień.
- Metoda obciążenia: Gorowanie gorące jest podzielone na zgięcie napięcia (napięcie osiowe) i zgięcie ściskające (kompresja lokalna). Zgięcie napięcia jest odpowiednie dla długich elementów rur, podczas gdy zginanie kompresyjne jest odpowiednie dla komponentów krótkich rur.
- Ochrona gazu: Należy wykonywać gorące zginanie w obojętnym gazie lub środowisku próżniowym, aby uniknąć tworzenia łuski tlenku.
- Przypadek aplikacji: Sprzęt do eksploracji głębokiej SEA wykorzystuje gorący proces zginania rur tytanowych. Przy 250 stopni osiąga zginanie o 180 stopni, z odbiciem tylko 0,5 stopnia, a grubość warstwy tlenku powierzchni jest mniejsza niż 0,1 mm, co znacznie zwiększa odporność na ciśnienie sprzętu.
Fabryka materiałów tytanowych w Chinach w Chinach