O que é extrusão a quente para barras de liga de titânio?

A extrusão a quente serve como processo central para a preparação em larga escala e de alta precisão de barras de liga de titânio. Pode refinar grãos, homogeneizar microestruturas, eliminar defeitos de fundição e melhorar as propriedades mecânicas e a precisão de formação das barras. Este artigo apresenta seus princípios técnicos e características do processo e analisa as leis de influência dos principais parâmetros, incluindo temperatura, velocidade de extrusão, quantidade de deformação, estrutura da matriz e sistema de lubrificação.

 

1.Princípio Técnico

Os lingotes de liga de titânio são pré-aquecidos até a faixa plástica e extrudados axialmente para obter barras densas. A recristalização dinâmica em alta temperatura quebra os dendritos, fecha os poros e otimiza as linhas de fluxo do metal, bem como as propriedades mecânicas.

 

2.Características do Processo

Em comparação com ligas de aço e alumínio, a extrusão a quente de liga de titânio apresenta alta sensibilidade à temperatura, alta atividade em alta temperatura e uma janela plástica estreita. O tarugo apresenta baixa condutividade térmica, resultando em uma grande diferença de temperatura entre seu interior e exterior. As reações tendem a ocorrer entre o material e as matrizes a 980-1030 graus, danificando as matrizes e as peças de trabalho. A deformação só é adequada na região + bifásica. A temperatura fora de controle pode causar alta resistência à deformação, grãos grossos ou defeitos de queima excessiva.

 

• Temperatura de aquecimento

ParaLiga grau 5, a extrusão na região de duas fases a 850-950 graus é preferida. Uma temperatura muito baixa causa rachaduras, enquanto uma temperatura excessiva leva ao engrossamento dos grãos e à queima excessiva. É necessária a manutenção uniforme da temperatura dos tarugos.

• Velocidade de extrusão: (Nenhum conteúdo disponível)
• Quantidade de deformação de extrusão: A proporção de extrusão adequada varia de 6 a 15. Uma proporção alta garante deformação suficiente; uma relação excessivamente baixa deixa defeitos residuais, enquanto uma relação excessivamente alta traz carga elevada e grande tensão residual. Barras de tamanho grande são formadas principalmente por extrusão de passagem múltipla, enquanto barras de tamanho pequeno podem ser produzidas por extrusão de passagem única.
• Morrer Parâmetros Estruturais: Otimize o ângulo do cone da matriz para 90 graus e defina um comprimento de rolamento razoável. Adote matrizes assimétricas com vários furos para equilibrar a velocidade do fluxo de material. As matrizes devem ser feitas de ligas resistentes a altas temperaturas e antiaderentes.
• Sistema de Lubrificação e Proteção: A lubrificação à base de vidro é adotada principalmente para formar uma camada isolante para antiaderente e antioxidante. O revestimento irregular pode induzir defeitos superficiais.

 

 

1. Temperatura irregular e anisotropia significativa

Devido à baixa condutividade térmica da liga de titânio, existe uma grande diferença de temperatura na seção transversal dos tarugos, dando origem a microestruturas radiais não uniformes e baixa consistência das propriedades mecânicas, o que não atende aos requisitos de equipamentos de última geração.

 

2. aderência da matriz em alta temperatura e defeitos superficiais frequentes

O titânio apresenta alta atividade química em altas temperaturas. Quando a lubrificação falha, arranhões e descascamentos ocorrem nas peças de trabalho. As matrizes sofrem grande desgaste, resultando em baixa taxa de produto acabado e alto custo de produção.

 

2. Acoplamento de parâmetros complexos e depuração de processos difíceis

Parâmetros como temperatura e quantidade de deformação interagem entre si. Parâmetros incompatíveis causam facilmente vários defeitos. O método tradicional de tentativa e erro é de baixa eficiência e baixa precisão.

 

3. Estabilidade de conformação insuficiente para barras de grande porte

Tarugos de tamanho grande sofrem fluxo irregular de material e dissipação de calor. Existem diferenças óbvias de propriedades entre a cabeça, a cauda, ​​as regiões interna e externa das barras, acompanhadas por alta tensão residual, o que leva a trincas e deformações no processamento subsequente.

 

 

1. Controle preciso de temperatura

Aplicar aquecimento gradiente segmentado e preservação de calor; pré-aqueça as matrizes a 350-450 graus. Selecione as temperaturas de extrusão dentro da região bifásica de acordo com os tipos de liga para suprimir defeitos causados ​​pela diferença de temperatura.

 

2. Atualização de lubrificação

Adote lubrificação de vidro composto e otimize os procedimentos de revestimento. Implemente o pré-tratamento do tarugo e a manutenção regular da matriz para mitigar a aderência da matriz e os defeitos superficiais.

 

3.Regulação colaborativa de parâmetros

Substitua os testes de tentativa e erro pela simulação de elementos finitos para analisar regras de acoplamento multiparâmetros e otimizar iterativamente os processos para melhorar a consistência do produto.

 

3. Otimização da matriz

Defina o ângulo do cone da matriz para 90 graus e configure o comprimento adequado do rolamento; polir e endurecer as cavidades da matriz. Aplique extrusão multipasse para barras de tamanho grande para homogeneizar microestruturas e liberar tensões residuais.

 

4.Tratamento térmico colaborativo

Realize recozimento, tratamento de solução e envelhecimento após a extrusão para eliminar a tensão residual, reduzir a anisotropia e melhorar propriedades mecânicas abrangentes.

 

 

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