Tehnologija kovanja i dizajn alata od legure titana GR5
Titanijumska legura ima izvrsna sveobuhvatna svojstva kao što su niska gustina, visoka specifična čvrstoća, otpornost na visoke temperature, otpornost na koroziju i nemagnetna svojstva. Otkovci od legure titana se ne koriste samo u avijaciji i svemirskoj proizvodnji, već iu brodogradnji, hemijskoj industriji, automobilskoj industriji i medicinskoj opremi i drugim poljima. Industrija ima širok spektar primjena. Stoga smo odabrali leguru titana TC4 kao idealan materijal za izradu ove spojne ploče. Ključne tačke procesa kovanja i dizajna alata:
1. Izbor specifikacija šipki. Analizom presjeka trodimenzionalnog modela može se vidjeti da se najveći presjek otkovka nalazi na oba kraja, ekvivalentni prečnik je φ90mm, a ekvivalentni prečnik ostalih preseka je φ68mm. Veličina poprečnog presjeka otkovka je relativno ujednačena u smjeru dužine. Dužina kovanja je 300 mm. Prema našem iskustvu u razvoju raznih otkovaka sličnog oblika, samo kada je dužina šipke približna veličini otkovka, krajevi se mogu u potpunosti formirati. Dakle, dužina šipke je prvobitno odabrana kao 300 mm, a zatim se zapremina kovanja množi sa 1,25 kao šipka. Zapremina i prečnik šipke se izračunavaju kao φ80mm, a specifikacija slepljivanja je inicijalno određena kao φ80mm×300mm.
2. Priprema šipki od legure titanijuma. Površina kovane (valjane) šipke za kovanje ima tvrd i lomljiv sloj. Ovaj sloj je potrebno ukloniti prije kovanja pomoću kalupa kako bi se izbjegle pukotine na površini zadatka tokom kovanja. Kada je promjer veći od 50mm, okretanje se obično koristi za uklanjanje 5mm. Nakon tokarenja, ako neki dijelovi i dalje imaju nedostatke, moraju se ukloniti brušenjem, a dubina brušenja ne smije prelaziti 0,5 mm. Oba kraja šipke su zaobljena R5 kako bi se spriječilo pucanje gredice tokom kovanja.
3. Izbor opreme. Proračunata udarna sila otkovaka je 4000t. Toplotna provodljivost legure titanijuma je niska, 1/15 aluminijuma i 1/5 gvožđa na normalnoj temperaturi. Kada kovački čekić kuje legure titana velikom brzinom, centralni termički efekat je sklon pregrijavanju, što ima veći uticaj na performanse otkovaka, a toplota deformacije koju stvara preša nije očigledna. U skladu sa zahtjevima tačnosti kovanja i stvarnom stanju opreme naše fabrike, kao oprema za kovanje odabrana je visokoenergetska vijčana presa od 5000t.
4. Podmazivanje gredice. Temperatura predgrijavanja gredice je 120±30 stepeni, zagrijte ga u peći za predgrijavanje 20 minuta, ravnomjerno poprskajte mazivo za staklo i stavite u peć nakon što se mazivo na površini gredka osuši.
5. Specifikacija grijanja. Prema standardu, početna temperatura kovanja legure titanijuma TC4 je 960 stepeni, konačna temperatura kovanja je 800 stepeni, a vreme držanja je 0,8min/mm. Legure titana imaju nisku toplotnu provodljivost. Kako bi se spriječilo pregrijavanje, oksidacija i apsorpcija vodika, nove peći i peći koje nisu korištene duže vrijeme moraju se prije upotrebe peći na zrak kako bi se uklonila vlaga. Tačnost temperaturnog polja električne peći je ±10 stepeni. Ako je temperatura previsoka, struktura će biti gruba i kristalna zrna će biti gruba; ako je temperatura preniska, otpornost na deformaciju će biti visoka i lako će se pojaviti defekti kovanja kao što su pukotine. Nacrtajte krivu grijanja prikazanu na slici 1.
Slika 1 Kriva grijanja
6. Izrada blanko. Svrha je razumna distribucija metala. Ovaj proizvod zahtijeva skupljanje metala sa strane i krajeva kovanja. Dizajn blanka je veoma važan za efekat oblikovanja pre i završnog kovanja. Kako bi se izbjeglo pucanje zbog prekomjerne deformacije blanka, deformacija blanka je manja ili jednaka 60 posto, a oblik oblika blanka je prikazan na slici 2.
7. Dizajn šupljine kalupa za kovanje. Prva vatra dovršava izradu gredica i pred kovanje, a druga vatra završava završno kovanje i precizno kovanje. Obrezivanje, pjeskarenje i brušenje nakon prethodnog kovanja mogu ukloniti površinske nedostatke otkovaka i poboljšati kvalitet površine otkovaka nakon završnog kovanja; s druge strane, obrezivanje može smanjiti otpornost na formiranje metala, što je korisno za debljinu i veličinu otkovaka. Šupljina je projektovana kao četiri šupljine (Sl. 3): izrada gredice (gore levo) → pretkovanje (gore desno) → finalno kovanje (dole desno) → precizno kovanje (dole levo). Svrha projektovanja šupljine za precizno kovanje je da se poboljša životni vek matrice i dimenzionalna tačnost kovanja. Da bi se formirao kompletan okov, relativno složena i duboka šupljina otkovka postavlja se na gornju matricu. Kontrola deformacije: Debljina prazne rebraste ploče kalupa je dizajnirana da bude 21,5 mm, projektovana debljina rebraste ploče nakon prethodnog kovanja je 12 mm, debljina završne rebraste ploče kovanja je 5,2 mm, a konačna deformacija kovanja je manje od 30 posto. Performanse se pogoršavaju. Temperatura predgrijavanja kalupa: 200~300 stepeni.
Slika 2 Čvrsti dizajn izrade blanka
Slika 3 Izgled šupljine
8. Dizajn kalupa za obrezivanje. Alat za podrezivanje je dizajniran sa 2 šupljine (slika 4). Na desnoj strani je šupljina za obrezivanje nakon prethodnog kovanja. Tokom obrezivanja, dio bljeskalice se zadržava kako bi se koristio kao gornji materijal tokom konačnog kovanja. Šupljina na lijevoj strani je šupljina za obrezivanje nakon završnog kovanja. . Kako bi se osigurala tačnost obrezivanja, razmak između gornje i donje matrice je dizajniran na 0.8mm. Struktura stuba za vođenje i čahure za vođenje je dizajnirana za montažu i pozicioniranje kalupa za obrezivanje i kontrolu točnosti dimenzija zazora između gornjeg i donjeg kalupa.
9. Hlađenje i termička obrada kovanja. Nakon što se kovanje ohladi na zraku, završava se toplinska obrada žarenja.
Slika 4 Matrica za obrezivanje
10. Zagađenje i čišćenje tokom procesa kovanja titanijumske legure. Prazninu treba očistiti prije zagrijavanja. Bez ulja, gvozdenih opiljaka, hlorida, bez otisaka prstiju. U električnoj peći ne bi trebalo biti kamenca i gredica. Donja obloga peći je poželjno izrađena od livenog nerđajućeg čelika. Uzorak treba biti premazan staklom radi podmazivanja. agens, ili zagrijati u zaštitnoj atmosferi.
