Proizvodnja kovanog prstena od titana: postupak, nedostaci, toplinska obrada i vodič za inspekciju

S više od deset godina iskustva u kovanju titana, naši kupci su nam često postavljali isto pitanje:

"Zašto je prsten od titana puno teže i skuplje proizvesti od prstena od čelika?"

Zapravo, izvedba akovani prsten od titanane ovisi samo o samom materijalu, već još važnije o procesu kovanja prstena od titana. Za zahtjevne primjene kao što su zrakoplovna, brodska tehnika i energetska oprema, kvalificirani titanijski prsten mora proći kroz nekoliko kritičnih faza proizvodnje, uključujući pripremu gredica, zagrijavanje, bušenje, širenje prstena, valjanje prstena, toplinsku obradu i inspekciju kvalitete. Ako bilo koji od ovih procesa nije pravilno kontroliran, to može utjecati na konačnu mikrostrukturu, mehanička svojstva i životni vijek prstena.

Oslanjajući se na dugogodišnje iskustvo tvrtke Zecheng Metal u proizvodnji otkivaka od titana, ovaj članak objašnjava ključne tehničke aspekte kovanja prstena od titana, uključujući principe kovanja, proces proizvodnje i mjere kontrole kvalitete.

Prsten od titana prstenasta je-komponenta proizvedena od komercijalno čistog titana ili legura titana putem kovanja, valjanja prstena i strojne obrade.

Tijekom procesa kovanja, velike tlačne sile primjenjuju se na titansku gredicu kako bi se formirao potreban oblik. Tijekom ovog procesa plastična deformacija modificira strukturu zrna, dopuštajući protoku zrna da se uskladi s oblikom izratka. Time se značajno poboljšavaju mehanička svojstva materijala.

Prema vrsti materijala, kovani prstenovi od titana općenito se mogu podijeliti u dvije kategorije:

• Komercijalno čisto prstenje od titana (kao što su Grade 1 i Grade 2)
• Prstenovi od legure titana (kao što su stupanj 5 i stupanj 12)

Iako legure titana nude prednosti kao što su niska gustoća (otprilike 4,45–4,51 g/cm³), visok omjer čvrstoće-na-težinu i izvrsnu otpornost na koroziju, kvaliteta konačnog proizvoda i dalje uvelike ovisi o kontroli procesa tijekom cijele operacije kovanja.

Saznajte više o našem Proizvodi od titanijskog prstena

Pregledajte našu cjelokupnu ponuduTitanijski otkovci

Donja tablica prikazuje standardni postupak kovanja koji se koristi u našoj radionici. Svaki proces pažljivo nadziru iskusni operateri kako bi se osigurala stabilna kvaliteta proizvoda.

Za velike tanko{0}}titanske kovane prstene tipičan proizvodni proces je:

Rezanje gredica → Umetanje i bušenje → Proširenje prstena → Ispravljanje visine → Gruba obrada → Valjanje prstena → Naknadna-toplinska obrada kovanjem

Za neke proizvode može se koristiti i postupak kovanja protiv izobličenja:

Rezanje gredica → Probijanje → Pred{0}}valjanje → Završno prstenasto valjanje → Vruća ekspanzija (920–980 stupnjeva ) → Toplinska obrada otopine → Topla ekspanzija (550–600 stupnjeva)

Ako ste novi u kovanju titana, možda ćete se zapitati:

"Čelični prsten može se proizvesti puno učinkovitije, pa zašto je titanijski prsten puno sporiji kovanje?"

Na temelju našeg iskustva u proizvodnji, glavni izazovi kovanja prstena od titana su sljedeći.

1. Niska toplinska vodljivost otežava plastičnu deformaciju

Titan ima toplinsku vodljivost od približno 17 W/(m·K), što je samo jedna-četvrtina konvencionalnog čelika.

To znači da se toplina ne može ravnomjerno prenositi kroz gredicu tijekom kovanja. Mogu se razviti značajne temperaturne razlike između površine i jezgre, što može rezultirati neravnomjernom plastičnom deformacijom i lokaliziranim toplinskim naprezanjima.

2. Titan ima vrlo uzak raspon temperature kovanja

KorištenjeTitan 5. stupnja (Ti-6Al-4V)kao primjer, njegova beta transus temperatura je približno 995 stupnjeva. Preporučena temperatura kovanja općenito je između 850 stupnjeva i 1150 stupnjeva.

Ako je temperatura preniska, povećava se otpornost na deformaciju i mogu se pojaviti površinske pukotine. Ako je temperatura previsoka, može doći do prekomjernog rasta zrna, što ima ozbiljan utjecaj na mehanička svojstva kovanog prstena.

3. Titan ima visoku kemijsku reaktivnost

Titan lako reagira s kisikom, vodikom i dušikom na povišenim temperaturama, stvarajući krte površinske slojeve i slojeve onečišćenja.

Iz tog razloga, sve titanijske gredice u našoj proizvodnji režu se tračnim pilama, a ne plamenim rezanjem kako bi se izbjegla oksidacija i zone-zahvaćene toplinom uzrokovane lokalnim pregrijavanjem. Osim toga, brtvljenje peći i atmosfera grijanja moraju se pažljivo kontrolirati tijekom cijelog procesa grijanja.

4. Teže je održavati jednoliku mikrostrukturu u velikim prstenovima

Kako se veličina prstena od kovanog titana povećava, održavanje jedinstvene unutarnje mikrostrukture postaje sve veći izazov.

U stvarnoj proizvodnji veća je vjerojatnost da će veliki prstenovi razviti ne-ujednačenu distribuciju zrna i lokalizirane mikrostrukturne varijacije. Stoga je, osim razvoja odgovarajućeg procesa kovanja, također bitno kontrolirati omjer deformacije, proces toplinske obrade i ne-destruktivno ispitivanje (NDT) kako bi se osigurala dosljedna mikrostrukturna i mehanička svojstva kroz cijeli prsten.

Čak i s-dobro kontroliranimpostupak kovanja prstena od titana, nedostaci se ipak mogu pojaviti ako se bilo kojom fazom proizvodnje ne upravlja pravilno. Razumijevanje ovih uobičajenih nedostataka može vam pomoći da bolje procijenite kvalitetu akovani prsten od titanai odaberite pouzdanog proizvođača.

1. Defekti segregacije

Defekti segregacije uključuju beta segregaciju, beta mrlje, segregaciju-bogatu titanom i trakastu alfa segregaciju.

Među njima, intersticijska alfa{0}}stabilizirana segregacija (Tip I alfa segregacija) smatra se najštetnijom. Često je praćen mikroskopskim šupljinama i pukotinama i sadrži povišene razine kisika, dušika i drugih intersticijskih elemenata, čineći zahvaćeno područje lomljivijim.

2. Metalne inkluzije

Metalni uključci obično nastaju tijekom procesa taljenja sirovina. Tipični primjeri uključuju inkluzije molibdena uzrokovane nepotpuno otopljenim elementima s visokom-talištem-, kao i onečišćenje od dijelova karbidnog alata ili zaostalog volframa iz elektroda za zavarivanje unesenih tijekom strojne obrade.

Uključci prekidaju kontinuitet materijala i lako mogu postati mjesta inicijacije pukotina pod cikličkim opterećenjem. Iz tog razloga, oni su jedan od primarnih nedostataka koji se provjeravaju ultrazvučnim ispitivanjem (UT).

3. Pukotine kovanja

Na temelju našeg iskustva u proizvodnji, većina pukotina kod kovanja usko je povezana s kontrolom temperature kovanja, dizajnom procesa deformacije i kvalitetom trupaca.

Stoga, nakon svake veće faze deformacije, pregledavamo stanje površine izratka i odmah uklanjamo oksidnu ljusku i manje površinske pukotine kako bismo spriječili širenje nedostataka tijekom sljedećih operacija kovanja.

4. Praznine

Praznine mogu postojati kao izolirani defekti ili u skupinama. Obično potječu od unutarnjih nedostataka u sirovom materijalu ili šupljina koje nisu potpuno zavarene tijekom kovanja.

Iako su neke šupljine vrlo male, mogu ubrzati širenje pukotina uslijed zamora pod dugotrajnim-cikličkim opterećenjem i smanjiti životni vijek komponente. Stoga je ultrazvučno ispitivanje (UT) neophodno za otkrivanje ovih unutarnjih nedostataka.

5. Pregrijana mikrostruktura

Budući da legure titana imaju nisku toplinsku vodljivost, do pregrijavanja može doći ne samo zbog nepravilnog zagrijavanja, već i kao rezultat topline koja se stvara tijekom plastične deformacije u procesu kovanja. To može dovesti do stvaranja pregrijane Widmanstätten mikrostrukture, što može nepovoljno utjecati na mehanička svojstva kovanog prstena.

6. Zaostale šupljine skupljanja

Zaostale šupljine zbog stezanja uglavnom nastaju tijekom procesa lijevanja ingota. Ako je omjer deformacije tijekom sljedećeg kovanja nedovoljan, ove se šupljine možda neće potpuno zatvoriti i mogu ostati unutar gotovog otkova.

Za kritične otkivke od titana koji se koriste u zahtjevnim primjenama, obično provodimo ultrazvučno ispitivanje (UT) na ulaznim sirovinama i pažljivo kontroliramo omjer kovanja kako bismo smanjili rizik od unutarnjih nedostataka.

Provjera kvalitetekovani prstenovi od titanaopćenito se dijeli na destruktivno ispitivanje i ne{0}}destruktivno ispitivanje (NDT).

Destruktivno ispitivanje

Ispitivanje mehaničkih svojstava

Izmjerite vlačnu čvrstoću, granicu tečenja, istezanje i smanjenje površine kako biste procijenili ukupnu mehaničku izvedbu materijala.

Ispitivanje tvrdoće

Provjerite zadovoljava li tvrdoća nakon toplinske obrade specificirane projektne zahtjeve.

Analiza kemijskog sastava

Analizirajte sadržaj titana, aluminija, vanadija, kisika, dušika, vodika, željeza i drugih elemenata kako biste osigurali sukladnost sa standardima materijala kao što suTitan razreda 2 i titan razreda 5.

Za narudžbe koje zahtijevaju potvrdu o materijalu, rezultati inspekcije obično se bilježe u izvješću o ispitivanju materijala i isporučuju zajedno s gotovim proizvodima.

Ne{0}}destruktivno ispitivanje (NDT)

• Ultrazvučno ispitivanje (UT)

Koristi se za otkrivanje unutarnjih pukotina, šupljina, inkluzija, nedostatka lijepljenja i drugih unutarnjih nedostataka. To je jedna od najčešće korištenih metoda kontrole titanskih otkovaka.

• Ispitivanje penetrantima (PT)

Poznato i kao ispitivanje penetrantom boje, PT se primarno koristi za otkrivanje finih površinskih-defekata loma kao što su pukotine i preklapanja.

• Vizualni i dimenzionalni pregled

Provjerite ima li na površini nedostataka kao što su preklopi, nabori, ogrebotine, poroznost i pukotine, dok mjerite kritične dimenzije uključujući unutarnji promjer, vanjski promjer, visinu i koncentričnost.

• Radiografsko ispitivanje (RT)

Za proizvode s posebnim zahtjevima inspekcije, radiografsko testiranje (RT) može se koristiti za identifikaciju uključaka visoke-gustoće i drugih unutarnjih nedostataka.

Ako je potrebno, također možemo surađivati ​​s neovisnim-inspekcijskim agencijama trećih strana i pružiti odgovarajuća izvješća o inspekciji.

Zahtjevi inspekcije razlikuju se ovisno o primjeni. Kovani prstenovi od titana obično se proizvode i provjeravaju u skladu sa sljedećim standardima.

Za posebne projekte također možemo izvršiti pregled prema vašim nacrtima, specifikacijama tvrtke ili tehničkim zahtjevima-treće strane.

Kvaliteta kovanog prstena od titana ne ovisi samo o samom materijalu već io procesu kovanja, toplinskoj obradi, preciznoj strojnoj obradi i rigoroznom sustavu kontrole kvalitete.

S dugogodišnjim iskustvom u proizvodnji otkivaka od titana, Baoji Zecheng Metal Materials Co., Ltd. opremljen je kompletnim uređajima za kovanje, toplinsku obradu, strojnu obradu i inspekciju. Mi proizvodimoPrstenovi od titana 2. stupnja, Prstenovi od titana 5. stupnja, ASTM B381 Prstenovi od titana, Prstenje od kovanog titana, iprilagođeni prstenovi od titanaza širok raspon industrijskih primjena.

Ako tražite pouzdanuproizvođač prstena od titana, slobodno nam se obratite za tehničku podršku i besplatnu ponudu.