Kaip pasidaryti titano kalimo krosnį?
Aukštos kokybės-gamyboje ir preciziškai apdirbant, titano kaltiniai gaminiai dėl didelio stiprumo, atsparumo korozijai ir lengvų savybių tapo svarbiausių komponentų, pvz., aviacinių-variklio menčių ir erdvėlaivių konstrukcinių dalių, pagrindine medžiaga. Kaip pagrindinė kalimo proceso įranga, titano kalimo krosnis turi būti suprojektuota taip, kad tiksliai atitiktų titano lydinių fizines savybes -mažas šilumos laidumas, didelis atsparumas deformacijai ir aukšta{4}} jautrumas oksidacijai. Nuo šildymo sistemos iki štampo konstrukcijos, nuo temperatūros valdymo iki tepimo procesų, kiekvienas aspektas turi peržengti tradicinio metalo kalimo technines ribas, kad būtų pasiekta tobula plastinė titano lydinių deformacija.
Siauras kalimo temperatūros langas ir ypatingas jautrumas titano lydinių oksidacijai tiesiogiai lemia pagrindinę titano kalimo krosnies šildymo sistemos projektavimo logiką. Tradicinis anglinio plieno kalimas gali veikti plačiame 800-1200 laipsnių temperatūros diapazone, o optimali titano lydinių (tokių kaip TC4) kalimo temperatūra yra tarp 900-950 laipsnių; viršijant šį diapazoną 20 laipsnių, grūdai gali sutirštėti arba įtrūkti. Todėl titano kalimo krosnyse reikalinga dviejų zonų temperatūros reguliavimo technologija: pagrindinė šildymo zona tiksliai įkaitina ruošinį iki tikslinės temperatūros naudojant varžos laidus arba indukcines rites, o laikymo zona palaiko temperatūros vienodumą per karšto oro cirkuliaciją, o temperatūros skirtumas reguliuojamas ± 5 laipsnių ribose. Pavyzdžiui, titano kalimo krosnyje, naudojamoje aviacijos ir erdvėlaivių kalimo įmonėje, kai šildomas φ600 mm titano luitas, naudojama segmentinė šildymo kreivė (kaitinimas nuo 300 ° / h iki 600 °, tada nuo 150 ° / h iki 950 laipsnių), kartu su realaus laiko skirtumu tarp infraraudonųjų spindulių termometro ir paviršiaus temperatūros skirtumo, sumažinant infraraudonųjų spindulių paviršiaus temperatūros skirtumą. 80–15 laipsnių, žymiai sumažinant vidinius įtrūkimus, atsiradusius dėl šiluminio įtempio.
Štampo sistemos konstrukcija yra labai svarbi norint įveikti technines kliūtis titano kalimo krosnyse. Titano lydiniai turi prastą sklandumą ir didelį klampumą; Įprasti kalimo štampai dėl per didelės trinties yra linkę į metalo tekėjimą arba prilipimą. Todėl titano kalimo krosnies štampams reikalinga dviejų sluoksnių struktūra: vidinis sluoksnis yra aukštos temperatūros nikelio - pagrindu pagamintas lydinys (pvz., K3 lydinys), galintis atlaikyti iki 1000 laipsnių temperatūrą ir chemiškai nereaguoti su titano lydiniais; išorinis sluoksnis yra anglinio plieno karkasas, aušinamas vandens cirkuliacijos kanalais, kad štampas nesuminkštėtų dėl ilgai trunkančios aukštos temperatūros. Norint sumažinti įtempių koncentraciją, štampo kampo spindulys turi būti 30 % didesnis nei plieno kalimo štampų; štampavimo ertmės paviršiaus šiurkštumas turi būti kontroliuojamas žemiau Ra0,8 μm ir purškiamas grafito -vandens{11}} lubrikantas, siekiant sumažinti trinties koeficientą nuo 0,5 iki 0,05. Įmonė sukūrė izoterminį kalimo štampą, skirtą TC11 titano lydinio peiliams gaminti. Stabilizavus štampavimo temperatūrą ties 920 laipsnių (temperatūros skirtumas nuo ruošinio Mažiau arba lygus 30 laipsnių) ir naudojant 500 tonų hidraulinį presą lėtam ekstruzijai (deformacijos greitis 0,5 mm/s), nuolatinis kaltinių srautas buvo sėkmingai pagerintas iki 98%, gerokai viršijantis 75% įprasto kalimo srauto.
Sumanus temperatūros valdymo sistemos atnaujinimas yra dar vienas esminis titano kalimo krosnių technologinės kartos aspektas. Žemiau 850 laipsnių titano lydinių atsparumas deformacijai didėja eksponentiškai; Pavyzdžiui, TC4 lydinio atsparumas deformacijai 700 laipsnių kampu yra keturis kartus didesnis nei 950 laipsnių kampu. Todėl titano kalimo krosnyse reikia integruoti kelių pakopų temperatūros valdymo modulius: kaitinimo stadijoje naudojamas PID algoritmas, skirtas tiksliai valdyti šildymo greitį; kalimo stadijoje naudojamas dvigubas stebėjimas su infraraudonųjų spindulių termometrais ir termoporomis, kad būtų galima reguliuoti šildymo galią realiu laiku; o aušinimo stadijoje naudojamas laipsniškas aušinimas oru (iš pradžių greitas aušinimas 600 laipsnių, paskui natūralus aušinimas 300 laipsnių), kad būtų išvengta nenormalių -fazių kritulių dėl pernelyg greito aušinimo. Mokslinių tyrimų instituto sukurta išmanioji titano kalimo krosnis, įterpdama 12 temperatūros jutiklių ir AI algoritmų rinkinių, sumažino kalimo temperatūros svyravimo diapazoną nuo ±15 laipsnių iki ±3 laipsnių, padidindama TC18 titano lydinio kaltinių tempimo stiprumą kambario temperatūroje nuo 1100 MPa iki 25 MPa iki 100 MPa iki 25 MPa %.
Nuo turbinų diskų aviaciniuose{0}}varikliuose iki slėginių korpusų giluminiuose-povandeniniuose laivuose – titano kalimo krosnių technologiniai laimėjimai keičia aukščiausios klasės-gamybos ribas. Jo pagrindinė vertė yra ne tik tikslus titano lydinių formavimas, bet ir galutinio medžiagų savybių potencialo atskleidimas koordinuotai kontroliuojant temperatūrą, įtempius ir tepimą. Giliai integruojant skaitmeninio modeliavimo technologijas (pvz., DEFORM-3D) ir pramoninį internetą, titano kalimo krosnys pereina nuo „patyrimo-pagrįstos“ prie „pagrįstos duomenimis“, suteikdamos patikimesnį titano lydinių panaudojimo ekstremaliose aplinkose proceso užtikrinimą. Ši tiksli temperatūros ir jėgos sąveika galiausiai paskatins Kinijos gamybą siekti didesnio tikslumo ir didesnio patikimumo.
