鈦合金模鍛工藝鈦合金作為一種輕質(zhì)、高強(qiáng)度且具有優(yōu)良耐腐蝕性的材料,在航空、醫(yī)療、化工等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。模鍛工藝是鈦合金加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其質(zhì)量直接影響到最終產(chǎn)品的性能。
本文將圍繞鈦合金模鍛工藝的七個(gè)要素:坯料準(zhǔn)備、加熱、潤滑、鍛造、清理、模具設(shè)計(jì)以及兩相鈦合金的鍛造進(jìn)行詳細(xì)的探討。
一、坯料準(zhǔn)備鈦合金坯料在模鍛前必須經(jīng)過精心準(zhǔn)備。坯料表面應(yīng)經(jīng)過粗加工或粗磨,以確保表面平整,無明顯的缺陷和雜質(zhì)。棒材通常通過車削或無心磨削進(jìn)行加工。坯料切斷時(shí),建議采用帶鋸床進(jìn)行,以避免氣割下料可能導(dǎo)致的熱影響區(qū)和氧化。
二、加熱在加熱過程中,首先要清除爐底的爐渣和氧化皮,以確保爐內(nèi)環(huán)境清潔。鈦合金加熱時(shí)應(yīng)采用氧化性氣氛,以減緩對(duì)氫的飽和過程,減少鈦合金的氧化和氣體污染。同時(shí),要嚴(yán)格控制加熱溫度和時(shí)間,以最小化晶粒的長大。模具也應(yīng)提前預(yù)熱至250-350℃,并保溫12小時(shí)以上,以減少模具與鈦合金之間的溫差。
三、潤滑鈦合金在鍛造過程中流動(dòng)性較差,因此模具在鍛造前應(yīng)進(jìn)行潤滑處理。潤滑能改善鈦合金的流動(dòng)性,防止鍛件粘模。常用的潤滑劑包括膠狀石墨與水的混合物或石墨與油基或水基的混合物。
四、鍛造鈦合金的模鍛變形量一般控制在40%-80%之間。在最后一次加熱后,整個(gè)金屬應(yīng)具有均勻的變形,且變形過程中的溫度分布要均勻,以防止在過低的溫度下變形導(dǎo)致開裂。對(duì)于兩相鈦合金,足夠的變形量尤為重要,因?yàn)槠渚Я<?xì)化不能通過熱處理方法實(shí)現(xiàn),只能通過變形來實(shí)現(xiàn)。
五、清理鈦合金鍛造后表面會(huì)形成脆性氧化層,這可能導(dǎo)致下一次鍛造時(shí)表層下的金屬發(fā)生開裂。因此,在每一火模鍛之后,應(yīng)使用吹砂法等方法清除氧化層。
六、模具設(shè)計(jì)鈦合金鍛件模具的設(shè)計(jì)與鋼類鍛件模具相比有所不同。鈦合金鍛件模具的收縮率較小,通常與鋼類鍛件模具的收縮率之比為1:1.87。在采用同樣深厚和同樣復(fù)雜的模膛時(shí),鍛造鈦合金的模具較鍛造鋼的模具要厚50%。此外,模具的圓角半徑應(yīng)較大,模膛表面光潔度要求較高。
七、兩相鈦合金的鍛造在全相區(qū)鍛造兩相鈦合金時(shí),可以提高鈦合金在高溫下的鍛造性能或提高鍛件的缺口韌性。為了獲得綜合性能較高的鍛件,鍛造后的合金顯微組織應(yīng)控制在一定范圍內(nèi)。等軸相的含量應(yīng)控制在15%-30%之間,過多會(huì)導(dǎo)致缺口韌性降低,過少則會(huì)使延伸率降低。如果鍛件中相含量過多,可以通過熱處理來恢復(fù)其性能。
總結(jié)起來,鈦合金模鍛工藝是一個(gè)復(fù)雜而精細(xì)的過程,涉及到多個(gè)關(guān)鍵要素。通過精心控制每個(gè)環(huán)節(jié),可以確保鈦合金鍛件的質(zhì)量和性能達(dá)到最佳狀態(tài)。