Đặc điểm của quy trình gia công nguội đối với thanh và dây hợp kim titan là gì?

 

Các đặc tính cấu trúc tinh thể của hợp kim titan dẫn đến độ khó gia công nguội cao hơn nhiều so với thép cacbon và hợp kim đồng thông thường. Đối với hợp kim titan loại -type và + -(Cấp 1,lớp 5), số lượng hệ thống trượt có thể hoạt động ở nhiệt độ phòng bị hạn chế; biến dạng dễ dàng tạo ra các cặp song sinh và dẫn đến tốc độ đông cứng cao. Mặc dù hợp kim titan loại - có khả năng tạo hình nguội tương đối vượt trội, hiện tượng rối rối và tăng cường kết cấu vẫn xảy ra khi biến dạng lớn. Việc lựa chọn không đúng các thông số gia công nguội có thể dễ dàng gây đứt dây, trầy xước bề mặt, nứt do ứng suất dư, dị hướng cơ học quá mức và các khuyết tật khác.

 

 

1. Nguyên tắc quy trình

Vẽ nguội: Phôi được kéo qua khuôn dưới tác dụng của ngoại lực để thực hiện việc giảm đường kính và độ giãn dài.

Xoay nguội: Đập xuyên tâm tần số cao bằng búa, thích hợp để giảm đường kính chính xác của các thanh kích thước lớn.

Cán nguội: Hình thành thông qua việc nén các cuộn, chủ yếu được áp dụng cho các bộ phận có hình dạng đặc biệt và dây cỡ nhỏ đến trung bình.

 

2. Đặc điểm vật liệu

Phát âm làm việc cứng lại. Mức giảm diện tích một lượt dao động từ 10% đến 20%. Biến dạng quá mức khiến vật liệu bị gãy và khuôn. + bị dính. Hợp kim titan có độ cứng mạnh hơn, trong khi hợp kim titan mang lại độ dẻo nguội tốt hơn.

 

Titan có hoạt tính bề mặt cao và dễ bị hàn nguội và dính khuôn. Cần có chất bôi trơn rắn đặc biệt và tiền xử lý trống; kế hoạch bôi trơn theo định hướng thép không thể được áp dụng trực tiếp.

Biến dạng nguội tạo ra kết cấu dây và mang lại tính chất cơ học dị hướng. Ủ chỉ có thể làm suy yếu kết cấu hơn là loại bỏ nó hoàn toàn.

 

Biến dạng không đồng đều để lại ứng suất kéo dư, làm giảm khả năng chống ăn mòn và hiệu suất mỏi. Quá trình ủ giảm căng thẳng trung gian sẽ được áp dụng cho quá trình xử lý nhiều bước.

 

 

1. Ngũ cốc

Các hạt cân bằng ban đầu được kéo dài để tạo thành các vi cấu trúc dạng sợi. Dưới biến dạng lớn, các hạt thon dài bị phân mảnh và tạo ra các hạt biến dạng. Bên cạnh sự trượt, pha lục giác đóng kín (HCP) còn phát triển các cặp song sinh biến dạng, phân chia các hạt và cản trở chuyển động trật khớp.

 

2. Trật khớp

Biến dạng lạnh làm tăng mật độ trật khớp và tạo ra các rối trật khớp, các tế bào trật khớp và các hạt con, tạo thành cơ chế cốt lõi của việc tăng cường gia công nguội.

 

3. Giai đoạn

Sự biến dạng của hợp kim -titan được thực hiện bằng cách trượt và kết đôi pha -. Biến dạng lạnh của hợp kim -titan siêu bền có thể gây ra sự biến đổi martensitic → '', ảnh hưởng đến độ bền và độ đàn hồi. Hợp kim -titan ổn định biến dạng chủ yếu do sự lệch pha và hầu như không trải qua quá trình biến đổi pha.

 

 

1. Biến dạng nguội toàn phần

Biến dạng lạnh gia tăng làm tăng độ bền và độ cứng nhưng làm giảm độ dẻo của hợp kim titan.

Biến dạng nguội thấp: Độ cứng gia công yếu, tăng cường độ nhẹ, độ dẻo thuận lợi, ứng suất dư thấp và kết cấu nhẹ. Thích hợp cho dây buộc có độ dẻo cao.

 

Biến dạng lạnh vừa phải: Tăng cường độ và giảm độ giãn dài; cấu trúc vi sợi và kết cấu rõ ràng được hình thành. Đây là lộ trình xử lý chung cho dây titan cường độ cao.

 

Biến dạng nguội lớn: Sự nhân lên nhiều của các sai lệch dẫn đến cải thiện cường độ đáng kể, kèm theo độ dẻo bị suy giảm và độ giòn tăng lên, cũng như ứng suất dư và kết cấu nổi bật. Nó chỉ được áp dụng cho một số lượng nhỏ các thành phần có độ bền cao và độ đàn hồi cao, và các sản phẩm hoàn thiện cần được ủ đủ để giảm căng thẳng.

 

2. Phân bổ vượt qua và luyện tập trung gian

Với biến dạng tổng cố định, quá trình kéo hoặc cán sẽ ảnh hưởng đến năng suất sản phẩm và tính đồng nhất của đặc tính. Biến dạng một lần lớn dễ gây ra sự tập trung ứng suất và nứt bề mặt. Biến dạng biến dạng nhỏ nhiều lần kết hợp với ủ trung gian làm giảm quá trình đông cứng, tạo điều kiện thuận lợi cho việc hình thành và mang lại các đặc tính vật liệu đồng nhất hơn.

Ủ phục hồi: Loại bỏ ứng suất dư và phục hồi một phần độ dẻo với mức độ giảm sức mạnh ít, chủ yếu được sử dụng để giảm ứng suất của thành phẩm.

Ủ kết tinh lại: Làm mềm hoàn toàn vật liệu cho quá trình kéo nguội tiếp theo. Nhiệt độ quá cao hoặc thời gian giữ kéo dài gây ra hiện tượng thô hạt, làm giảm độ bền và độ bền mỏi. Việc ủ hợp kim titan phải được thực hiện trong môi trường chân không hoặc khí trơ để ngăn chặn sự hấp thụ hydro và oxy, tránh hiện tượng giòn và suy giảm độ bền của hydro.

 

3. Chất lượng bề mặt và hiệu suất dịch vụ

Các vết xước, rỗ và vết nứt nhỏ do gia công nguội có xu hướng gây ra hiện tượng đứt gãy do mỏi và ăn mòn do ứng suất. Hiệu suất mỏi của thanh và dây titan rất nhạy cảm với các khuyết tật bề mặt. Kiểm soát tình trạng bôi trơn và khuôn được tối ưu hóa cải thiện trạng thái bề mặt và kéo dài tuổi thọ mỏi. Ngay cả những khuyết tật nhỏ trên bề mặt cũng có thể làm giảm đáng kể độ bền mỏi.

 

 

Khuyết điểm	Nguyên nhân chính	Kiểm soát các biện pháp đối phó
Đứt dây khi vẽ	Biến dạng một lần quá mức, độ cứng gia công tích tụ, khuyết tật bề mặt của phôi, lỗi bôi trơn, hiện tượng giòn hydro	Giảm giảm một lần; tăng cường ủ trung gian; đánh bóng phôi để loại bỏ khuyết tật bề mặt; kiểm soát chặt chẽ hàm lượng hydro
Trầy xước và bong tróc bề mặt	Hàn nguội và dính khuôn giữa titan và khuôn	Tối ưu hóa lớp phủ bề mặt trống; sử dụng khuôn cacbua xi măng; kiểm soát góc hình nón và bề mặt hoàn thiện
Vết nứt do ứng suất dư gây ra	Ứng suất kéo dư quá mức sau khi biến dạng nhiều lần	Thực hiện ủ giảm căng thẳng trung gian; kiểm soát tốc độ làm mát
Bất đẳng hướng tài sản quá mức	Kết cấu biến dạng mạnh mẽ	Kiểm soát hợp lý tổng biến dạng; tối ưu hóa chế độ ủ; điều chỉnh kết cấu trống ban đầu nếu cần thiết

 

Tài liệu tham khảo

[1] Chu Tông Nghĩa. Tình trạng phát triển và phương pháp tăng cường hợp kim Titan cường độ cao [J]. Tạp chí Đại học Công nghệ Bắc Kinh, 2022.

[2] Tôn Tiểu Bình. Cơ chế tiến hóa cấu trúc và kết cấu của hợp kim titan theo quy định hiệp đồng của quá trình cán-Vẽ-ủ-làm mát [J]. Vật liệu và Kỹ thuật Kim loại Hiếm, 2025.

[3] Đổng Khiết. Ảnh hưởng của quy trình sản xuất thanh y tế hợp kim titan TC4 có độ dẻo cao đến cấu trúc vi mô và đặc tính[J]. Thế giới kim loại, 2021.

 

 

Ruihang, với tư cách là nhà sản xuất trực tiếp các sản phẩm titan, cung cấp nguyên liệu thô chất lượng tối ưu cho hoạt động sản xuất linh kiện chính xác của bạn. Nếu bạn có bất kỳ nhu cầu mua hàng nào về thanh/tấm hợp kim titan, vui lòng liên hệ với chúng tôi qua email:Sam.Rui@bjrh-titanium.com