Quais são os principais fatores que afetam o fluxo de metal na extrusão de material de titânio?

A moldagem por extrusão é um método importante para o processamento plástico de materiais de titânio. O estado do fluxo do metal é o principal fator da qualidade dos produtos extrudados; sua uniformidade afeta diretamente as propriedades mecânicas, a precisão dimensional e a qualidade superficial dos produtos. O fluxo irregular pode causar defeitos, como cavidades de contração, rachaduras e segregação de composição.

 

 

A estrutura cristalina, composição química e propriedades termofísicas demateriais de titâniosão fatores inerentes. Durante a extrusão, esses fatores determinam o comportamento do fluxo do metal e influenciam diretamente a capacidade de deformação plástica e a resistência ao fluxo.

 

1. Estrutura cristalina e características de transformação de fase

• Transformação de fase do titânio puro: à temperatura ambiente, é -Ti com baixa plasticidade-em baixa temperatura e fluxo irregular; acima de 882 graus, ele se transforma em -Ti com melhor plasticidade e fluxo mais uniforme.

 

• Influência dos elementos de liga: -elementos estabilizadores como Al e Sn aumentam a temperatura de transformação de fase; -elementos estabilizadores (Mo e V) diminuem a temperatura de transformação de fase. É necessário um controle preciso da temperatura de acordo com a composição para corresponder ao fluxo ideal

2. Composição Química e Conteúdo de Impureza

• Influência dos componentes principais: altera a resistência à deformação e a plasticidade em altas-temperaturas; desvios na composição da faixa de projeto levam facilmente a um fluxo irregular.

 

• Influência das impurezas: O, N e C aumentam a resistência e reduzem a plasticidade.é provável que causem rachaduras; uma pequena quantidade de Fe é benéfica para a plasticidade, mas o Fe excessivo forma fases frágeis que dificultam o fluxo. Precisa do controle rigoroso de impurezas.

3. Propriedades Termofísicas

• Baixa condutividade térmica: O calor de deformação é difícil de dissipar, sujeito a altas temperaturas locais, resultando em centros moles com fluxo rápido e bordas duras com fluxo lento, formando uma diferença de velocidade de fluxo.

 

• Coeficiente de expansão linear pequeno: Contração/expansão de baixo volume, mas controle inadequado de temperatura gerará estresse térmico, mudando a direção do fluxo e afetando a precisão dimensional.

 

 

1. Temperatura de extrusão

O objetivo principal é ajustar a estrutura de fases do material, controlando a faixa de temperatura, equilibrando a plasticidade e o desempenho.

• Baixa temperatura (abaixo do ponto de transformação de fase): Baixa plasticidade, fácil fissuração e fluxo metálico irregular, que devem ser evitados tanto quanto possível.

 

• Temperatura média (próxima ao ponto de transformação de fase): + região-bifásica, exigindo controle preciso de temperatura; caso contrário, é provável que ocorra estresse interno.

 

• Alta temperatura (acima do ponto de transformação de fase): Boa plasticidade e fluxo uniforme, mas temperatura excessivamente alta causará crescimento de grãos e redução da resistência.

 

• Exemplo: A liga Ti-6Al-4V é comumente usada em 920-980 graus (+ região de fase) para equilibrar a plasticidade e a estabilidade do grão.

2. Velocidade de extrusão

Regular a estabilidade do fluxo controlando o tempo de deformação e o calor.

• Baixa velocidade: Fluxo uniforme e boa qualidade de superfície, mas baixa eficiência de produção e fácil adesão ao molde.

 

• Alta velocidade: Rápido aumento da temperatura local e fluxo acelerado, mas propenso a "fluxo avançado", levando a desvios dimensionais ou trincas.

 

• Ponto-chave: Os materiais de titânio têm baixa condutividade térmica, portanto é necessário um controle rigoroso da velocidade. A velocidade comum para titânio puro é de 5-15 mm/s, e para liga Ti-6Al-4V é de 3-10 mm/s; exceder 20 mm/s é fácil de causar defeitos.

3. Taxa de extrusão

Reflete o grau de deformação do material, afetando a uniformidade e densidade do fluxo.

• Taxa de extrusão pequena (<10): Small deformation, flow concentrated in the center, and easy "subsurface porosity" at the edges.

 

• Large extrusion ratio (>10): Deformação suficiente, fluxo uniforme e alta densidade, mas grande resistência à deformação e fácil desgaste do molde.

 

• Exemplo: 8-15 para perfis de paredes finas e 15-25 para hastes sólidas de titânio, adaptando-se aos diferentes requisitos do produto.

4. Condições de lubrificação

Função central: Reduzir o atrito entre o molde e o material, facilitar o fluxo uniforme do metal e reduzir o desgaste do molde e o consumo de energia.

• Requisito principal: A temperatura de extrusão do material de titânio é alta e os lubrificantes convencionais são fáceis de falhar; devem ser usados ​​lubrificantes resistentes a altas-temperaturas.

 

• Solução preferida: Os lubrificantes de vidro podem formar uma película de isolamento, reduzindo o coeficiente de atrito de 0,3-0,5 para 0,1-0,2, e também fornecem isolamento térmico e redução de danos.

 

• Aviso de risco: Lubrificação insuficiente ou falha de material levarão a “zonas de fluxo estagnado”, causando arranhões na superfície do produto e rachaduras internas.

 

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