Come prevenire i 7 principali tipi e cause di fessurazione della lega di titanio?

Le leghe di titanio a bassa densità, elevata resistenza, resistenza alle alte temperature, resistenza alla corrosione, non magnetica e biocompatibilità e altre eccellenti prestazioni complete, nel settore aerospaziale contemporaneo, attrezzature per armi, prodotti chimici e petroliferi, medicina, energia nucleare e altri campi di applicazione stanno diventando sempre più frequenti e più ampiamente utilizzati, la maggior parte dei quali vengono utilizzati nella deformazione di leghe di titanio come barre, forgiati e profili laminati. La deformazione della forgiatura serve a garantire che il materiale della lega di titanio ottenga l'organizzazione e le proprietà ideali dei mezzi importanti, ma nella forgiatura della lega di titanio, in particolare nel processo di produzione di billette da lingotto a barra, ci sono spesso varie forme di fessurazione, non solo per aumentare la costo di produzione e fabbricazione, ma anche per ridurre l'efficienza produttiva e il tasso di materiale, e quando la gravità dello scarto del prodotto. In considerazione di ciò, il presente documento analizza e riassume il fenomeno delle fessurazioni che si verifica nel processo di forgiatura delle leghe di titanio nel corso degli anni e propone le misure per prevenire e risolvere le fessurazioni, in modo da garantire l'efficienza produttiva e la qualità del prodotto del titanio. forgiatura di leghe.
1, Classificazione e cause della fessurazione della forgiatura della lega di titanio
1.1 Fessure sulla faccia terminale
La fessurazione della faccia finale è un tipo di fessurazione che si verifica sulla faccia finale della billetta nel processo di forgiatura della lega di titanio e le crepe sono generalmente più grandi e più comuni. La rottura della faccia finale ha un impatto maggiore e di solito porta alla forgiatura che non può continuare secondo il processo. Le ragioni principali della rottura della faccia finale: ① i fori di ritiro della testa del lingotto o l'estremità della segregazione a freddo non sono completamente puliti; ② processo di ribaltamento, la faccia dell'estremità della billetta e il calore di contatto dell'incudine vengono assorbiti, tirando il lungo processo, il rigonfiamento della faccia dell'estremità della billetta si raffredda rapidamente; ③ posizione della faccia finale a causa delle diverse direzioni dell'estrusione, la deformazione non è uniforme o la velocità di deformazione a lungo termine è troppo elevata; ④ parte della resistenza alla deformazione della billetta è elevata, scarsa mobilità, l'estremità del cuore del concavo.
1.2, Crepa pieghevole
La fessurazione pieghevole si verifica principalmente in tre tipi di casi: in primo luogo, il rapporto tra altezza e diametro del lingotto della lega di titanio della materia prima è maggiore o uguale a 2,5 o campionamento del lingotto al centro del lingotto, scanalatura di campionamento residua, ribaltamento e piegatura; In secondo luogo, il processo di forgiatura della billetta nella parte centrale della fessura, macinandola in una fossa profonda, ribaltandola e piegandola nuovamente; In terzo luogo, gli altri processi ausiliari generati dagli spigoli vivi delle protuberanze e dei crateri non sono conformi alle disposizioni sulle lesioni da scarica macinante. La Figura 1(a) mostra la piegatura di una billetta in lega di titanio TB6 nella parte centrale a causa di un solco profondo dopo la rettifica. Figura 1 (b) per una billetta in lega di titanio TC4-LC inclinata durante la divisione, ruotare di 180 gradi per continuare a segare, la superficie di segatura al centro dei bordi taglienti residui non è lucidata, quindi tirare la lunghezza della si è verificato un ripiegamento più grave.
1.3 Lacrima
Lo strappo è una sorta di fessurazione trasversale della billetta in lega di titanio, lacerazione localizzata della billetta durante l'imbutitura e la deformazione. Lo strappo della forgiatura aumenterà la quantità di macinazione, ridurrà la velocità del materiale, mentre lo strappo più profondo nel processo di formatura potrebbe far sì che il pezzo grezzo non possa soddisfare i requisiti di dimensione della lavorazione del prodotto e gli scarti. Il motivo principale dello strappo è che un singolo passaggio al di sotto della quantità è troppo grande (lato singolo maggiore di 50 mm) o al di sotto della velocità è troppo veloce, Figura 2 (a) per lo strappo di una lastra in lega di titanio TB6. In secondo luogo, la deformazione dell'incudine del martello dovuta all'uso prolungato della curvatura del bordo non è sufficientemente liscia, o la temperatura di preriscaldamento dell'incudine del martello non è sufficiente, la deformazione regolare sotto la pressione porterà anche allo strappo della billetta. Inoltre, alcune barre con gradino o forgiatura con gradino, a causa della grande differenza nelle dimensioni locali della piattaforma sbagliata, tirando una forgiatura lunga è più probabile che si strappino, Figura 2(b) per un titanio TC4-DT fase di forgiatura della lega allo strappo.

1.4, crepa interna
La fessurazione interna si riferisce generalmente a una fessurazione continua a punto singolo, continua o intermittente all'interno della billetta in lega di titanio nel processo di forgiatura, che di solito è difficile da trovare e deve essere rilevata mediante ispezione bassa o rilevamento dei difetti a ultrasuoni. Questo tipo di crepa distrugge la continuità del metallo e può essere solo rottamata. Le ragioni della fessurazione interna possono essere riassunte in due categorie: in primo luogo, alcuni materiali in lega di titanio contengono tungsteno, molibdeno e niobio e altri elementi metallici refrattari, l'esistenza locale di segregazioni più gravi, inclusioni o sciolti, segregazione a freddo e altri difetti metallurgici nella processo di forgiatura e deformazione in una fonte di crepe; In secondo luogo, per alcuni materiali di piccole dimensioni (quasi 90 mm o Ф90 mm o meno) in lega di titanio, che richiedono un lungo processo di raffreddamento rapido, il bordo invertito della temperatura è basso o deve essere forgiato, gradiente di temperatura locale della billetta, facile da produrre crepe interne. Figura 3 per il rilevamento di difetti della barra finita quasi Ф85mm di una lega di titanio TA15 trovati vicino al cuore della posizione della morfologia della frattura interna, dopo aver analizzato il secondo caso.

1.6. Screpolatura fragile
Alcuni materiali in lega di titanio ad alta temperatura difficili da deformare hanno scarsa plasticità, controllo del processo inadeguato, facile da causare gravi crepe fragili, crepe profonde e difficili da rimuovere. Al di sotto dei requisiti di processo della temperatura di forgiatura finale, la billetta sottoposta a una pressione maggiore è soggetta a fragilità. Ci sono alcuni materiali in lega di titanio ad alta temperatura che non accettano forni a bassa temperatura da 200 ~ 300 gradi o che il processo di riscaldamento segmentato è irragionevole, la temperatura è troppo veloce, a causa della scarsa conduttività termica delle leghe di titanio, con conseguente processo di riscaldamento del l'estremità della billetta e il centro, la superficie e il cuore dell'esistenza di un ampio gradiente di temperatura, fuori dalla forgiatura si verificano gravi crepe. La Figura 5 (a) mostra la rottura del materiale di prova in lega di titanio ad alta temperatura, quasi divisa in due sezioni, dopo aver analizzato il processo di riscaldamento e il processo di riscaldamento è troppo veloce. La Figura 5 (b) mostra un processo di forgiatura di un lingotto di Ti3Al che avviene durante la rottura fragile, analizzato come risultato di un'operazione di raffreddamento impropria. A causa di un guasto dell'attrezzatura, l'interruzione della forgiatura raffreddata ad aria, la macchina operatrice che blocca le parti del lingotto avvolte nel cotone isolante non viene pulita in tempo, il raffreddamento del lingotto non è uniforme e il materiale è più sensibile alla temperatura, nel riscaldamento e nella forgiatura, in il lingotto avvolto nel bordo isolante in cotone si fessura.
1.7,Crepature sulla superficie del corpo
La qualità metallurgica del lingotto è scarsa, i difetti superficiali non vengono rimossi completamente o il processo di riscaldamento è irragionevole e porta a crepe sulla superficie della billetta durante il processo di forgiatura. L'area generale è relativamente grande, un danno grave. Figura 6 per la lavorazione del materiale in entrata TC4-LC lingotto in lega di titanio prima imbutitura a fuoco lungo, vicino alla posizione della testa del lato della grave fessurazione (riquadro nella figura), dopo aver analizzato il numero del forno della qualità di fusione del lingotto è poveri, la segregazione fredda della superficie del lingotto e i fori d'aria sottocutanei non vengono ripuliti. L'azienda produce lingotti di materiale di prova in lega di titanio che effettuano la prima forgiatura a fuoco attraverso il corpo che si rompe seriamente, dopo l'analisi del punto di cambiamento di fase del materiale di prova di 1020 gradi, mentre la temperatura di apertura è di soli 1050 gradi, la temperatura di riscaldamento è bassa, la plasticità dell'organizzazione dello stato di fusione è scarsa, con conseguente grave fessurazione, e quindi riscaldata fino a 1150 gradi riapre la billetta, la fessurazione viene notevolmente ridotta.
2, caratteristiche di cracking della lega di titanio
2.1 Danno grave
La rottura della lega di titanio rappresenta un rischio serio, non solo per aumentare l'intensità di lavoro dei lavoratori che macinano, ridurre l'efficienza produttiva, ma anche ridurre la resa del prodotto. Parte delle gravi crepe dovute alla macinazione più profonda, la necessità di aumentare i tempi di taglio, l'aumento dei costi di produzione, la produzione in lotti di prodotti a causa della violazione delle specifiche del processo indurito, possono facilmente causare fluttuazioni della qualità del prodotto. Cricche di forgiatura più gravi possono portare all'obsolescenza del prodotto a causa dell'incapacità di soddisfare i requisiti di dimensioni o peso della consegna del prodotto.
2.2, congenito
Per Ti3Al, Ti2AlNb, IMI 834, così come per alcuni nuovi componenti di leghe di titanio ad alta temperatura difficili da deformare, a causa dei loro fattori strutturali e organizzativi, la capacità di deformazione è scarsa, essa stessa più soggetta a fessurazioni. La qualità metallurgica di alcuni lingotti in lega di titanio è scarsa, sono presenti segregazione, inclusioni, porosità sottocutanea o segregazione a freddo e altri difetti metallurgici, nel successivo processo di forgiatura è soggetto a fessurazioni multiple e più difficile da eliminare.
2.3 Difficile da riparare e rettificare
Fessure della lega di titanio con caratteristiche di macinazione difficili: ① crepe, devono essere pulite, è necessario controllare il rapporto tra larghezza e profondità di macinazione maggiore o uguale a 10, macinando una quantità maggiore; ② parte della scarsa plasticità della lega di titanio, dovuta alla macinazione dell'aumento della temperatura locale della billetta, all'esistenza di un gradiente di temperatura, al raffreddamento dovuto al ruolo dello stress, le crepe continueranno ad estendersi, ad esempio durante la macinazione delle fessurazioni; ③ alcune delle piccole dimensioni delle aste o dei pezzi fucinati in lega di titanio, a causa del peso delle dimensioni piccole, la rettifica non è facile da riparare; ④ Le crepe all'estremità di alcune barre e pezzi fucinati più lunghi, che devono essere lucidati verticalmente, sono difficili da utilizzare e rappresentano un pericolo per la sicurezza; ⑤ Alcune parti sagomate hanno forme e dimensioni irregolari e non è possibile iniziare con la rettifica delle fessure interne.
2.4 Ispezione difficile
La fessurazione della lega di titanio presenta caratteristiche di ispezione difficili: ① le crepe richiedono un'ispezione al 100%, carico di lavoro di ispezione; ② le crepe diventano più piccole, facili da coprire con la polvere di macinazione, l'ispettore non può determinare ad occhio nudo se rimuoverle completamente; ③ una forma irregolare, le crepe sono più difficili da ispezionare; ④ si verificano crepe all'interno della billetta o sotto la pelle, non visibili ad occhio nudo, solitamente ispezione del prodotto finito o ispezione bassa per scoprire quando è troppo tardi; ⑤ è facile rompere le crepe interne a causa della forma e delle dimensioni irregolari, le crepe non possono essere trovate; ⑤ è facile rompere le crepe interne a causa della forma e delle dimensioni irregolari, le crepe non possono essere trovate; ⑤ È facile rompere le crepe interne a causa della forma e delle dimensioni irregolari, le crepe non possono essere trovate. ⑤ facile da rompere o formare prima del test di penetrazione della colorazione della billetta, aumentando la difficoltà del lavoro dell'ispettore.
3, prevenzione e soluzione delle crepe nella forgiatura della lega di titanio
In base ai sette tipi di forme, cause e caratteristiche di cracking delle leghe di titanio sopra menzionate e in combinazione con esempi di cracking, lo sviluppo di misure preventive mirate. Allo stesso tempo, è necessario concentrarsi sul miglioramento del livello di operatività e di tacita comprensione del personale, per garantire che le attrezzature chiave siano in perfette condizioni operative, lo sviluppo e la rigorosa attuazione di opportune specifiche di molatura e ispezione, controllo dei punti chiave e importanti dettagli.

3.2 Prevenzione di pieghe e fessurazioni
Innanzitutto, controllare il lingotto della lega di titanio della materia prima o il rapporto altezza/diametro della billetta del processo intermedio Inferiore o uguale a 2,5, l'intervallo di rapporto altezza/diametro più appropriato è compreso tra 1,8 ~ 2,3; In secondo luogo, la parte centrale della scanalatura di campionamento residua del lingotto e le parti di fessurazione della piegatura della billetta della macchina o del trattamento di levigatura, assicurarsi di arrotondare e levigare il rapporto larghezza-profondità maggiore o uguale a 10 è appropriato; In terzo luogo, assicurarsi che il taglio, la lavorazione e altri processi ausiliari generati dagli spigoli vivi di protuberanze e crateri (come fori di posizionamento della lavorazione, ecc.) siano conformi ai requisiti di controllo interno per la smerigliatura, simili ai gradini della billetta mostrato nella Figura 7, i fori di posizionamento, ecc. devono essere lucidati e puliti prima di continuare la forgiatura.
3.3 Prevenzione lacrimale
In primo luogo, la forgiatrice veloce che forgia un singolo passaggio unilaterale sotto controllo di pressione nell'intervallo 20 ~ 30 mm, la velocità di sottopressione non dovrebbe essere troppo veloce (fino a 5 ~ 10 mm / s appropriato); In secondo luogo, per garantire che la curvatura del bordo dell'incudine del martello sia maggiore o uguale a R40 mm, la deformazione avvenga in modo tempestivo per mantenere la lavorazione e per garantire che l'incudine venga preriscaldata in anticipo a 300 ~ 400 gradi C; In terzo luogo, per i gradini della barra dell'albero o della forgiatura dei gradini, per la forgiatura dei gradini durante la forgiatura assicurarsi di utilizzare una leggera pressione con il battitore, quindi il martello deve essere premuto lentamente e la deformazione del singolo martello deve essere rigorosamente controllata entro 30 mm , e quando si verifica uno strappo, il martello deve essere riparato o la forgiatura deve essere interrotta in tempo per la molatura.
3.4, Prevenzione della crepa interna
In primo luogo, per i materiali in lega di titanio contenenti elementi metallici refrattari come tungsteno, molibdeno e niobio, dovremmo iniziare dalla fonte, rafforzare la ricerca sul processo di fusione dei lingotti, migliorare il livello della tecnologia di fusione, ridurre o eliminare segregazione, inclusioni, sciolti o freddi segregazione e altri difetti metallurgici; in secondo luogo, per le billette in lega di titanio di piccole dimensioni, il processo di trafilatura deve essere smussato tempestivamente e cercare di evitare il bloccaggio della billetta all'estremità della testa del forgiato, le condizioni lo consentono dovrebbero essere prontamente restituite al forno per essere forgiate.
3.5 Prevenzione della fessurazione longitudinale
In primo luogo, il processo di trafilatura della billetta in lega di titanio in una smussatura tempestiva, impedisce la comparsa di spigoli vivi, bordi neri; In secondo luogo, alcune delle forgiature di leghe di titanio ad alta temperatura sensibili alla temperatura dopo il raffreddamento ad aria o il raffreddamento del cotone isolante della copertura, cercano di non utilizzare i metodi di raffreddamento rapido ad aria, ad acqua, a olio e altri.
3.6 Fragile Screpolature Prevenzione
Per la deformazione difficile dei materiali in lega di titanio ad alta temperatura, dovrebbe essere utilizzato il "pacchetto forgiatura del cotone": ovvero, la billetta riscaldata per il tempo di mantenimento specificato, la billetta viene rimossa, avvolta in uno strato di cotone isolante termico (spessore di circa 10 mm , cosparso uniformemente con uno strato di agente protettivo per vetro), ritorno al forno per continuare a riscaldare (tempo in base alle dimensioni della billetta e del pacco di cotone veloce e lento), fuori dalla forgiatura, il processo di aumento tempestivo della copertura termica cotone isolante, ridurre al minimo la temperatura della billetta, per ridurre al minimo la temperatura della billetta. Il cotone riduce al minimo la perdita di temperatura della billetta, per garantire che durante il processo di forgiatura la temperatura sia sempre superiore alla temperatura finale di forgiatura, la pratica dimostra che l'operazione può ridurre significativamente le fessurazioni. Inoltre, questo tipo di riscaldamento della lega di titanio dovrebbe essere effettuato in un forno a bassa temperatura da 200 ~ 300 gradi, riscaldamento multistadio, riscaldamento lento (50 ~ 100 gradi / h), per garantire che la billetta venga riscaldata in modo uniforme, ridurre il gradiente di temperatura in diverse parti. Infine, durante il processo di forgiatura è vietata la caduta di materiale, evitando collisioni violente con il pezzo; il processo di raffreddamento è lento ed uniforme; la molatura delle crepe è completata per il test di penetrazione del colore, ecc.
3.7, prevenzione delle fessurazioni superficiali
In primo luogo, le fessurazioni superficiali causate dalla scarsa qualità metallurgica dei lingotti dovrebbero rafforzare la ricerca sul processo di fusione, migliorare il livello di fusione, forgiare prima della necessità di rimuovere completamente la segregazione a freddo del lingotto, la porosità sottocutanea e altri difetti metallurgici. In secondo luogo, quando si formula il processo di riscaldamento e forgiatura, dovremmo riassumere profondamente la lezione secondo cui la bassa temperatura di riscaldamento di un materiale di prova porta a gravi fessurazioni e considerare in modo completo vari fattori per garantire che il processo sia ottimale.
4, Conclusione
(1) La fessurazione della forgiatura della lega di titanio comprende la fessurazione delle estremità, la fessurazione pieghevole, la lacerazione, la fessurazione interna, la fessurazione longitudinale, la fessurazione fragile, ecc., con varie forme e cause controllabili; ed è caratterizzato da rischi gravi, congeniti, ereditari, difficili da riparare e macinare e difficili da ispezionare.
(2) Per ridurre ed evitare le fessurazioni dovute alla forgiatura delle leghe di titanio, la prevenzione dovrebbe essere l'obiettivo principale e dovrebbero essere sviluppate misure preventive ragionevoli e fattibili. Allo stesso tempo, dovrebbe garantire che i processi importanti come la forgiatura, la rettifica e l’ispezione siano sotto controllo e che i punti chiave di controllo delle misure siano rigorosamente implementati.