Analisis dan contoh aplikasi proses penempaan aloi titanium dalam industri penerbangan

Analisis dan contoh aplikasi proses penempaan aloi titanium dalam industri penerbangan

Ringkasan: Ia terutamanya memperkenalkan aloi titanium dan teknologi penempaan. Mengambil kecacatan penempaan penempaan TC4 yang terdapat dalam pengeluaran penerbangan dan proses penambahbaikan proses sebagai contoh, ia menganalisis ciri-ciri proses penempaan aloi titanium dan prospek aplikasi dan pembangunannya dalam industri penerbangan.

1. Gambaran keseluruhan

Dengan perkembangan hebat ekonomi negara dan sains dan teknologi negara kita, industri aeroangkasa dan penerbangan telah membawa peluang pembangunan baru dalam beberapa tahun kebelakangan ini, terutamanya selepas penubuhan projek "pesawat besar" negara, industri pembuatan penerbangan awam akan menjadi titik pertumbuhan ekonomi baharu yang menerajui pembangunan ekonomi negara, dengan prospek yang luas untuk pembangunan. Untuk terus menambah baik maju, kebolehpercayaan dan kebolehgunaan pesawat dan meningkatkan daya saing pasaran antarabangsa pesawat domestik, perusahaan pembuatan penerbangan awam mempunyai keperluan yang lebih tinggi dan lebih tinggi untuk pemilihan bahan pembuatan penerbangan; Ciri-ciri utama aloi titanium adalah graviti tentu yang kecil, kekuatan tinggi, dan rintangan haba yang baik dan rintangan kakisan. Ia telah menjadi bahan pilihan utama untuk komponen daya pesawat moden, mengurangkan berat pesawat, antaranya TC4 (Ti-6AL-4V) dan penempaan aloi titanium TB6 lebih banyak digunakan dalam penerbangan pembuatan.

2. Pengelasan aloi titanium dan proses penempaan

Mengikut struktur mikro pada suhu bilik, aloi titanium boleh dibahagikan kepada tiga jenis: -jenis aloi, + -aloi jenis dan -jenis aloi. Antaranya, termoplastik dan + -aloi jenis mempunyai sedikit hubungan dengan kelajuan ubah bentuk, manakala aloi jenis mempunyai kebolehtempaan yang baik, tetapi suhu terlalu rendah boleh menyebabkan kerpasan fasa. Proses penempaan aloi titanium dibahagikan kepada konvensional penempaan dan penempaan suhu tinggi mengikut hubungan antara suhu penempaan dan suhu peralihan.

2.1 Penempaan konvensional aloi titanium

Aloi titanium cacat yang biasa digunakan biasanya ditempa di bawah suhu peralihan, yang dipanggil penempaan konvensional. Menurut suhu pemanasan kosong dalam zon fasa ( + ), ia boleh dibahagikan kepada penempaan di zon dua fasa atas dan penempaan dalam zon dua fasa bawah.?

2.1.1 Penempaan di zon dua fasa bawah

Penempaan di zon dua fasa bawah biasanya dipanaskan dan ditempa pada 40~50 darjah di bawah suhu peralihan. Pada masa ini, fasa baru lahir dan mengambil bahagian dalam ubah bentuk pada masa yang sama.Semakin rendah suhu ubah bentuk, semakin besar bilangan fasa yang terlibat dalam ubah bentuk.Berbanding dengan ubah bentuk rantau ini, proses penghabluran semula fasa dalam lebih rendah. rantau dua fasa dipercepatkan secara mendadak. Biji-bijian baru yang terbentuk melalui penghabluran semula bukan sahaja mendakan di sepanjang sempadan bijian asal yang cacat, tetapi juga muncul dalam lapisan perantaraan antara sempadan bijian dan lapisan lembaran. Penempaan yang dihasilkan oleh proses ini mempunyai kekuatan tinggi dan keplastikan yang baik, tetapi keliatan patahnya dan sifat rayapan masih mempunyai potensi yang besar.

2.1.2 Penempaan di zon dua fasa atas

Ia ditempa pada suhu 10-15 darjah di bawah titik peralihan fasa /( +). Tisu akhir selepas ubah bentuk mengandungi lebih banyak tisu yang diubah bentuk, yang boleh meningkatkan prestasi rayapan dan keliatan patah tisu; keplastikan, kekuatan dan keliatan aloi titanium boleh digabungkan.

2.2 Penempaan suhu tinggi aloi titanium

Juga dikenali sebagai "penempaan", ia dibahagikan kepada dua jenis: yang pertama ialah kaedah proses memanaskan kosong di zon, memulakan dan melengkapkan penempaan di zon; yang kedua ialah kaedah proses memanaskan kosong di zon, memulakan penempaan di zon, dan mengawal sejumlah besar ubah bentuk untuk melengkapkan penempaan dalam zon dua fasa, yang disebut sebagai "sub- penempaan". Berbanding dengan penempaan zon dua fasa, penempaan boleh memperoleh kekuatan rayapan yang lebih tinggi dan keliatan patah, yang juga kondusif kepada peningkatan sifat keletihan aloi titanium.

2.3 Penempaan mati isoterma aloi titanium

Proses jenis ini menggunakan mekanisme superplastisitas dan rayapan bahan untuk menghasilkan penempaan yang lebih kompleks, yang memerlukan acuan dipanaskan dan dikekalkan dalam julat 760~980 darjah; penekan hidraulik menggunakan tekanan pada nilai yang telah ditetapkan, dan kelajuan kerja akhbar diselaraskan secara automatik oleh rintangan ubah bentuk kosong. Oleh kerana acuan dipanaskan, tidak perlu menggunakan rasuk alih pantas sedemikian untuk mengelakkan penyejukan pantas. Banyak penempaan yang digunakan dalam pesawat mempunyai ciri-ciri dinding nipis dan rusuk tinggi, jadi proses seperti ini telah digunakan dalam pembuatan penerbangan, seperti proses penempaan mati ketepatan isoterma aloi titanium TB6 bagi jenis pesawat domestik tertentu.

3. Analisis kecacatan dan penambahbaikan proses penempaan TC4

3.1 Kejadian dan analisis kecacatan dalam penempaan TC4

Apabila sebuah kilang menjalankan pengeluaran percubaan penempaan TC4 mengikut suar, beberapa petunjuk prestasi pemalsuan dikesan sebagai tidak layak. Antaranya, indeks "fraktur tekanan takuk" adalah kurang daripada 5 jam. Memandangkan masalah ini, struktur metalografi TC4 harus dianalisis terlebih dahulu, dan kemudian sebabnya harus ditemui dari proses penempaan.

3.1.1 Ciri-ciri morfologi organisasi metalografi TC4

Aloi titanium TC4 ialah aloi + titanium, komposisi ialah Ti―6AL-4V, struktur sepuhlindap ialah + fasa, mengandungi 6?Aluminium unsur yang distabilkan meningkatkan kekuatan fasa melalui pengukuhan cair pepejal, dan vanadium mempunyai keupayaan yang lebih kecil untuk menstabilkan -fasa. Oleh itu, bilangan fasa - dalam tisu anil adalah kecil, merangkumi kira-kira 7-10?.

Di bawah rawatan haba dan keadaan pemprosesan haba yang berbeza, perkadaran, sifat dan morfologi fasa asas dan aloi TC4 adalah sangat berbeza. Suhu peralihan aloi TC4 adalah kira-kira 1000 darjah . Jika TC4 dipanaskan hingga 950 darjah, tisu yang terhasil selepas penyejukan udara ialah tisu baru + peralihan; jika dipanaskan hingga 1100 darjah dan disejukkan dengan udara, tisu fasa yang tebal dan berubah sepenuhnya diperoleh, yang dipanggil tisu Wei. Jika pemanasan dan ubah bentuk bertindak pada masa yang sama, kesannya lebih jelas. Aloi TC4 dipanaskan di atas suhu peralihan, tetapi ubah bentuknya kecil, dan tisu Wei terbentuk. Ciri-ciri organisasinya ialah: keplastikan yang rendah dan keliatan hentaman, tetapi rintangan rayapan yang baik. Jika suhu ubah bentuk awal melebihi peralihan, tetapi tahap ubah bentuk adalah cukup besar, ciri-ciri tisu yang terhasil ialah: bahagian sempadan bijian yang ditarik oleh fasa dihancurkan, dan bahagian fasa berjalur diherotkan, yang dipanggil tisu seperti mesh.Ia dicirikan oleh keplastikan dan kesan yang lebih baik. keliatan daripada organisasi Wei, serupa dengan organisasi kristal halus isometrik, suhu tinggi yang tahan lama dan prestasi rayapan yang baik. Jika suhu pemanasan lebih rendah daripada suhu peralihan dan tahap ubah bentuk adalah mencukupi, struktur isometrik diperolehi. Ia dicirikan oleh prestasi keseluruhan yang baik, terutamanya keplastikan yang tinggi dan keliatan impak.Jika bahagian suhu tinggi bagi rantau fasa + cacat dan kemudian disepuhlindapkan pada suhu tinggi untuk membentuk struktur bercampur, prestasi keseluruhannya adalah baik.

Daripada analisis organisasi metalografi di atas, boleh dinilai bahawa jika prestasi TC4 menurun, ia mungkin disebabkan oleh dua pautan dalam proses penempaan.:

①Suhu pemanasan terlalu tinggi, mencapai atau melebihi suhu peralihan;

②Tahap ubah bentuk tempaan tidak cukup besar.

3.1.2 Analisis proses penempaan TC4

Pengaruh suhu penempaan pada saiz butiran dan sifat suhu bilik aloi + titanium ialah apabila suhu meningkat (di atas peralihan fasa), butiran menjadi lebih besar, manakala pemanjangan dan pengecutan keratan rentas menjadi lebih kecil, dan keplastikan berkurangan ; untuk memastikan penempaan TC4 mempunyai prestasi keseluruhan yang baik, ia harus dipalsukan di bawah suhu peralihan. Aloi titanium mempunyai rintangan ubah bentuk yang tinggi, tetapi kekonduksian terma yang lemah. Semasa penempaan, di bawah aliran aloi yang ganas dan penukul berat, ubah bentuk boleh menyebabkan suhu bahagian individu penempaan melebihi suhu peralihan, dan tahap ubah bentuk terlalu besar, terlalu kecil dan faktor lain akan menyebabkan bijirin. menjadi tebal, yang akan mengurangkan prestasi. Berdasarkan perkara di atas, ia boleh ditentukan secara awal bahawa sebab prestasi substandard penempaan TC4 mungkin disebabkan.:

①Suhu kumpulan kosong palsu terlalu tinggi apabila dipanaskan, melebihi titik peralihan;

②apabila tukul tunggal terlalu berat semasa penempaan, tahap ubah bentuk tukul tunggal terlalu besar, menyebabkan pemanasan terlampau tempatan dan pengagregatan dan penghabluran semula, dan prestasinya merosot.

③Suhu rawatan haba selepas penempaan terlalu tinggi, sehingga suhu penempaan TC4 melebihi titik peralihan, membentuk tisu Wei dan mengurangkan prestasi penempaan.

3.2 Perubahan parameter proses penempaan TC4 dan keputusan ujian

3.2.1 Pemilihan dan keputusan parameter ujian

Memandangkan analisis di atas, tukar parameter proses penempaan TC4 (Jadual 1) dan perhatikan penempaan ringan dan pantas apabila menempa pada masa yang sama.(Nota: Saiz pemotongan￠50×113, saiz penempaan 50×65×65)

Keputusan ujian: Semua penunjuk prestasi adalah layak, di mana indeks "patahan tekanan takuk" melebihi 5 jam.

3.2.2 Analisis keputusan ujian

(1) Berdasarkan suhu relau dan suhu penempaan awal, suhu pemanasan tidak terlalu tinggi, walaupun melebihi 20 darjah, bahagian yang layak masih boleh dipalsukan.

(2) Dalam ujian, pukulan tukul tunggal digunakan untuk memukul pukulan pantas dengan ringan, dan prestasi penempaan ujian adalah mengikut standard, membuktikan pukulan ringan dan pukulan pantas merupakan faktor penting dalam meningkatkan prestasi penempaan.

(3) Suhu rawatan haba selepas penempaan adalah 20 darjah lebih rendah daripada parameter asal, yang mungkin juga menjadi faktor dalam meningkatkan prestasi, kerana dari sudut pandangan suhu, jika suhu relau mencapai 795 darjah disebabkan oleh sisihan kawalan suhu, ini melebihi 780 darjah yang dinyatakan dalam manual pengeluaran, yang akan membawa kepada penurunan dalam prestasi penempaan.

3.2.3 Pengesahan dan kesimpulan keputusan ujian

Untuk mengesahkan lagi keputusan ujian, satu ujian telah dijalankan dalam kombinasi dengan pengeluaran (Jadual 2), dan kaedah pukulan ringan dan pantas masih dikekalkan semasa memalu; hasilnya ialah semua penempaan lulus ujian, dan indeks "patahan tekanan takuk" adalah lebih daripada 5 jam.

Sifat mekanikal penempaan aloi titanium TC4 sebelum dan selepas ujian ditunjukkan di atas (Jadual 3). Melalui ujian, disimpulkan bahawa apabila menghasilkan penempaan aloi titanium TC4, parameter proses penempaan harus dikawal dengan ketat; pertama sekali, beri perhatian kepada penempaan ringan dan cepat dalam penempaan untuk mengurangkan ubah bentuk tukul tunggal, dan kedua, nilai teori suhu rawatan haba selepas penempaan harus ditetapkan dalam julat 760 ~ 770 darjah, jadi untuk memastikan kualiti penempaan penempaan TC4.

3. Prospek pembangunan teknologi penempaan aloi titanium

Proses penempaan aloi titanium digunakan secara meluas dalam industri pembuatan penerbangan dan aeroangkasa. Proses penempaan isoterma telah digunakan dalam pengeluaran bahagian enjin dan bahagian struktur pesawat; ia juga semakin popular dalam industri automotif, kuasa elektrik dan tentera laut. Selamat datang.Di negara asing, penggunaan aloi titanium telah berkembang ke tahap yang sangat tinggi, dan penggunaan aloi TiAL suhu yang lebih tinggi dan sebatian antara logam telah dinilai oleh orang ramai, dan banyak penyelidikan telah dijalankan; untuk menggunakan bahan-bahan ini dengan lebih baik, pada masa yang sama, banyak kajian telah dilakukan ke atas teknologi ubah bentuk mereka. Orang ramai juga memberi perhatian yang lebih dan lebih kepada penyelidikan tentang aloi sub-titanium berkekuatan lebih tinggi. Penggunaan aloi titanium dan penyelidikan teknologi penempaan masih akan menjadi topik hangat.