Производња кованих прстенова од титанијума: процес, дефекти, топлотна обрада и водич за инспекцију

Са више од десет година искуства у ковању титанијума, наши купци су нам често постављали исто питање:

"Зашто је титанијумски прстен много тежи и скупљи за производњу од челичног прстена?"

У ствари, перформанс аковани прстен од титанијумазависи не само од самог материјала, већ што је још важније од процеса ковања титанијумског прстена. За захтевне примене као што су ваздухопловство, поморски инжењеринг и енергетска опрема, квалификовани прстен од титанијума мора проћи кроз неколико критичних фаза производње, укључујући припрему гредице, загревање, пробијање, проширење прстена, ваљање прстена, топлотну обраду и инспекцију квалитета. Ако било који од ових процеса није правилно контролисан, то може утицати на коначну микроструктуру, механичка својства и век трајања прстена.

Ослањајући се на вишегодишње искуство Зецхенг Метала у производњи отковака од титанијума, овај чланак објашњава кључне техничке аспекте ковања прстенова од титанијума, укључујући принципе ковања, производни процес и мере контроле квалитета.

Титанијумски прстен је компонента у облику прстена{0}} која се производи од комерцијално чистог титанијума или легура титанијума ковањем, ваљањем прстена и машинском обрадом.

Током процеса ковања, велике силе притиска се примењују на титанијумску гредицу како би се формирао потребан облик. Током овог процеса, пластична деформација модификује структуру зрна, омогућавајући проток зрна да се усклади са обликом радног комада. Ово значајно побољшава механичка својства материјала.

Према класи материјала, ковани прстенови од титанијума се генерално могу поделити у две категорије:

• Комерцијално чисти титанијумски прстенови (као што су 1. и 2. степен)
• Прстенови од легуре титанијума (као што су 5. и 12. степен)

Иако легуре титанијума нуде предности као што су ниска густина (приближно 4,45–4,51 г/цм³), висок однос чврстоће-према-тежини и одлична отпорност на корозију, квалитет финалног производа и даље у великој мери зависи од контроле процеса током целе операције ковања.

Сазнајте више о нашим Производи од титанијумског прстена

Прегледајте наш комплетан асортиманТитаниум Форгингс

Табела испод приказује стандардни поступак ковања који се користи у нашој радионици. Сваки процес пажљиво прате искусни оператери како би се осигурао стабилан квалитет производа.

За велике коване прстенове од титанијума{0}}са танким зидовима, типичан процес производње је:

Сечење гредице → Наметање и пирсинг → Проширење прстена → Корекција висине → Груба обрада → Ваљање прстена → Термичка обрада накнадног-ковања

За неке производе може да се користи и процес против -изобличења:

Сечење гредице → Пиерцинг → Претходно-ваљање → Завршно ваљање прстена → Топло ширење (920–980 степени) → Топлотна обрада раствором → Топло ширење (550–600 степени)

Ако сте нови у ковању титанијума, можда ћете се запитати:

„Челични прстен се може произвести много ефикасније, па зашто се титанијумски прстен кује много спорије?“

На основу нашег искуства у производњи, главни изазови ковања прстенова од титанијума су следећи.

1. Ниска топлотна проводљивост отежава пластичну деформацију

Титанијум има топлотну проводљивост од приближно 17 В/(м·К), што је само око једне-четвртине од конвенционалног челика.

То значи да се током ковања топлота не може равномерно преносити кроз гредицу. Могу се развити значајне температурне разлике између површине и језгра, што може довести до неуједначене пластичне деформације и локализованих термичких напрезања.

2. Титанијум има веома уски прозор за температуру ковања

КоришћењеТитанијум 5. разреда (Ти-6Ал-4В)на пример, његова бета трансус температура је приближно 995 степени. Препоручена температура ковања је углавном између 850 степени и 1150 степени.

Ако је температура прениска, отпорност на деформацију се повећава и може доћи до површинских пукотина. Ако је температура превисока, може доћи до прекомерног раста зрна, што озбиљно утиче на механичка својства кованог прстена.

3. Титанијум има високу хемијску реактивност

Титан на повишеним температурама лако реагује са кисеоником, водоником и азотом, формирајући крхке површинске слојеве и слојеве контаминације.

Из тог разлога, све гредице од титанијума у ​​нашој производњи секу се трачним тестерама, а не сечењем пламеном, како би се избегла оксидација и топлотно{0}}захваћене зоне изазване локализованим прегревањем. Поред тога, заптивање пећи и атмосфера загревања морају се пажљиво контролисати током процеса грејања.

4. Теже је одржати униформну микроструктуру у великим прстеновима

Како се величина кованог прстена од титанијума повећава, одржавање уједначене унутрашње микроструктуре постаје све изазовније.

У стварној производњи, већа је вероватноћа да ће велики прстенови развити не-уједначену дистрибуцију зрна и локализоване микроструктурне варијације. Због тога, поред развоја одговарајућег процеса ковања, такође је неопходно контролисати однос деформације, процес термичке обраде и испитивање без разарања (НДТ) како би се обезбедиле конзистентне микроструктурне и механичке особине у целом прстену.

Чак и са добро-контролисанимпроцес ковања титанијумског прстена, кварови се и даље могу појавити ако се било којом фазом производње не управља правилно. Разумевање ових уобичајених недостатака може вам помоћи да боље процените квалитет аковани прстен од титанијумаи изаберите поузданог произвођача.

1. Дефекти сегрегације

Дефекти сегрегације обухватају бета сегрегацију, бета флеке, сегрегацију богату титанијумом{0}} и алфа сегрегацију са тракама.

Међу њима, интерстицијална алфа{0}}стабилизована сегрегација (алфа сегрегација типа И) сматра се најштетнијом. Често је праћен микроскопским празнинама и пукотинама и садржи повишене нивое кисеоника, азота и других интерстицијских елемената, чинећи захваћено подручје крхким.

2. Металне инклузије

Металне инклузије обично настају током процеса топљења сировина. Типични примери укључују инклузије молибдена изазване непотпуно истопљеним елементима високе-тачке-тачке, као и контаминацију од фрагмената карбидног алата или заосталог волфрама од електрода за заваривање унетих током машинске обраде.

Инклузије прекидају континуитет материјала и лако могу постати места иницијације пукотина под цикличним оптерећењем. Из тог разлога, они су један од примарних дефеката који се прегледају ултразвучним испитивањем (УТ).

3. Ковање пукотина

На основу нашег искуства у производњи, већина пукотина у ковању је уско повезана са контролом температуре ковања, дизајном процеса деформације и квалитетом гредице.

Стога, након сваке веће фазе деформације, прегледамо стање површине радног комада и одмах уклањамо оксидни каменац и мање површинске пукотине како бисмо спречили ширење дефеката током наредних операција ковања.

4. Празнине

Празнине могу постојати као изоловани дефекти или у кластерима. Обично потичу од унутрашњих недостатака у сировом материјалу или шупљина које нису потпуно заварене током ковања.

Иако су неке шупљине веома мале, оне могу да убрзају ширење заморних прслина под дуготрајним-цикличним оптерећењем и смање радни век компоненте. Због тога је ултразвучно тестирање (УТ) неопходно за откривање ових унутрашњих дефеката.

5. Прегрејана микроструктура

Пошто легуре титанијума имају ниску топлотну проводљивост, може доћи до прегревања не само због неправилног загревања, већ и као резултат топлоте која се ствара током пластичне деформације у процесу ковања. Ово може довести до стварања прегрејане Видманстаттен микроструктуре, што може негативно утицати на механичка својства кованог прстена.

6. Преостале шупљине скупљања

Преостале шупљине скупљања углавном настају током процеса ливења ингота. Ако је однос деформације током накнадног ковања недовољан, ове шупљине се можда неће потпуно затворити и могу остати унутар готовог ковања.

За критичне отковке од титанијума који се користе у захтевним апликацијама, обично вршимо ултразвучно испитивање (УТ) на улазним сировинама и пажљиво контролишемо однос ковања како бисмо смањили ризик од унутрашњих дефеката.

Инспекција квалитетатитанијумски ковани прстеновисе генерално дели на испитивање разарања и испитивање без{0}}разарања (НДТ).

Деструктивно испитивање

Испитивање механичких својстава

Измерите затезну чврстоћу, границу течења, издужење и смањење површине да бисте проценили укупне механичке перформансе материјала.

Тестирање тврдоће

Проверите да ли тврдоћа након термичке обраде испуњава наведене захтеве дизајна.

Анализа хемијског састава

Анализирајте садржај титанијума, алуминијума, ванадијума, кисеоника, азота, водоника, гвожђа и других елемената како бисте осигурали усклађеност са стандардима материјала као што суТитанијум 2. разреда и Титанијум 5. разреда.

За поруџбине које захтевају сертификат материјала, резултати инспекције се обично бележе у извештају о испитивању материјала и испоручују заједно са готовим производима.

Не-тестирање без разарања (НДТ)

• Ултразвучно тестирање (УТ)

Користи се за откривање унутрашњих пукотина, шупљина, инклузија, недостатка везивања и других унутрашњих дефеката. То је једна од најчешће коришћених метода инспекције титанијумских отковака.

• Испитивање пенетрантима (ПТ)

Такође познат као испитивање пенетрације боје, ПТ се првенствено користи за откривање финих површинских{0}}дефекта на ломљењу као што су пукотине и преклопи.

• Визуелни и димензионални преглед

Прегледајте површину за дефекте као што су преклопи, набори, огреботине, порозност и пукотине, док мерите критичне димензије укључујући унутрашњи пречник, спољашњи пречник, висину и концентричност.

• радиографско тестирање (РТ)

За производе са посебним захтевима за инспекцију, радиографско тестирање (РТ) може да се користи за идентификацију инклузија високе{0}}густине и других унутрашњих дефеката.

Ако је потребно, можемо да сарађујемо и са независним{0}}инспекцијским агенцијама трећих страна и обезбедимо одговарајуће извештаје о инспекцији.

Захтеви за инспекцију варирају у зависности од примене. Ковани прстенови од титанијума се обично производе и контролишу у складу са следећим стандардима.

За специјалне пројекте, такође можемо да извршимо инспекцију у складу са вашим цртежима, спецификацијама компаније или техничким захтевима{0}}треће стране.

Квалитет кованог прстена од титанијума зависи не само од самог материјала већ и од процеса ковања, топлотне обраде, прецизне обраде и ригорозног система контроле квалитета.

Са дугогодишњим искуством у производњи титанијумских отковака, Баоји Зецхенг Метал Материалс Цо., Лтд. је опремљен комплетним објектима за ковање, топлотну обраду, машинску обраду и инспекцију. Ми производимоПрстенови од титанијума 2. степена, Прстенови од титанијума 5. разреда, АСТМ Б381 Титанијумски прстенови, Ковани прстенови од титанијума, иприлагођени титанијумски прстеновиза широк спектар индустријских примена.

Ако тражите поузданогпроизвођач прстенова од титанијума, слободно нас контактирајте за техничку подршку и бесплатну понуду.