Exemplos de análise e aplicação do processo de forjamento de liga de titânio na indústria da aviação
1.Summarize
Com a economia nacional da China, o desenvolvimento da ciência e da tecnologia, a indústria aeroespacial e da aviação nos últimos anos inaugurou uma nova oportunidade de desenvolvimento, especialmente no projeto nacional de "Big Plane", a indústria de fabricação de aviação civil se tornará um novo ponto de crescimento econômico que lidera o desenvolvimento do A economia nacional tem uma ampla perspectivas de desenvolvimento. As empresas de fabricação da aviação civil, a fim de melhorar continuamente a natureza avançada da aeronave, a confiabilidade, a aplicabilidade, aumentar a competitividade das aeronaves domésticas no mercado internacional, a escolha de materiais de fabricação de aviação cada vez mais exigentes; As ligas de titânio são caracterizadas principalmente por uma pequena gravidade específica, alta resistência e, ao mesmo tempo, tem uma boa resistência ao calor, resistência à corrosão, para se tornar a principal escolha de materiais para os componentes modernos de aeronaves, reduzindo bastante o peso da aeronave, de de que o TC4 (TI-6Al-4V) é o principal material da aeronave. 6Al-4V) e TB6 Titanium Alloy Forgus em aplicações de fabricação de aviação.
2.Classificação da liga de titânio e processo de forjamento
De acordo com a microestrutura de temperatura ambiente, as ligas de titânio podem ser divididas em três tipos: ligas do tipo α, ligas do tipo α + β e ligas do tipo β, das quais a velocidade de deformação α e α + β-tipo β Perto da relação entre as ligas α e do tipo β, têm uma boa forjamento, mas a temperatura pode ser causada pela baixa temperatura da precipitação da fase α. O processo de forjamento de liga de titânio é categorizado em forjamento convencional e forjamento de alta temperatura, de acordo com a relação entre a temperatura de forjamento e a temperatura da transição β.
2.1 Forjamento convencional de ligas de titânio
As ligas de titânio deformadas comumente usadas são geralmente forjadas abaixo da temperatura da transição β, denominada forjamento convencional. De acordo com a temperatura de aquecimento do tarugo na zona de fase (α + β), pode ser subdividida na forjamento da zona de duas fases e em fase superior e forjamento de zona bifásica inferior.
2.1.1 Forjamento de zona bifásica inferior
O forjamento da zona bifásica inferior está geralmente na temperatura de transformação β abaixo de 40 ~ 50 ℃ aquecimento e forjamento, quando a fase α primária e β ao mesmo tempo para participar da deformação. Quanto menor a temperatura de deformação, mais o número de fase α envolvida na deformação. Comparado com a deformação da zona β, na região bifásica inferior do processo de recristalização da fase β é drasticamente acelerada, a recristalização da formação de novos grãos β não apenas ao longo da deformação da precipitação dos limites de grãos β original, mas também em β grão Os limites e as lamelas α entre o intercalo -β aparecem. Produzido por esse processo de forjamento de alta resistência, boa plasticidade, mas sua resistência à fratura e propriedades de fluência têm um grande potencial.
2.1.2 Forjamento de zona bifásica superior
Está no ponto de transição da fase β / (α + β) abaixo de 10-15 ℃ Temperatura do início do forjamento. A organização final após a deformação contém mais organização de transformação β, pode melhorar a organização das propriedades de fluência e resistência à fratura; para que a plasticidade da liga de titânio, a força, a resistência e ambos.
2.2 forjamento de alta temperatura de ligas de titânio
Também conhecido como "forjamento β", dividido em dois tipos: o primeiro é o tarugo no aquecimento da zona β, na zona β para iniciar e concluir o processo de forjamento; O segundo é o tarugo no aquecimento da zona β, na zona β para começar a forjar, e controlar a deformação de uma grande quantidade de deformação na zona de duas fases para concluir o processo de forjamento, referido como "sub-meio-papa -β forjamento ". Comparado com o forjamento da zona em duas fases, a forjamento β pode obter maior força de fluência e resistência à fratura, mas também propícia à melhoria do desempenho da fadiga da liga de titânio.
2,3 forjamento isotérmico de ligas de titânio
O processo utiliza a superplasticidade do material e o mecanismo de fluência para produzir esquecimentos mais complexos, os requisitos do molde pré -aquecimento e mantidos na faixa de 760 ~ 980 ℃; Imprensa hidráulica para um valor predeterminado da pressão, a velocidade de trabalho da prensa pela deformação dos espaços em branco da resistência ao ajuste automático. Como o molde é alterado para aquecimento, não precisa usar o feixe de movimento tão rápido para evitar resfriamento rápido. As aeronaves com muitos esquecedores têm características altas de paredes finas e costela, portanto o processo foi aplicado na fabricação da aviação, como uma aeronave doméstica TB6 TB6 Titanium Alloy Isothermal Precision Die Forjing Process.
3, Análise de defeitos de esquecimento TC4 e melhoria do processo
3.1 Defeitos e análises de forjamento TC4
Uma fábrica de acordo com a produção de testes de forjamento do Beacon TC4, o indicador de vários indicadores de desempenho de forjamento falhou, incluindo o indicador "fratura por estresse entalhado" é inferior a 5 horas, para esse problema, antes de tudo, deve ser analisado a partir da organização e morfologia metalúrgica do TC4, e depois, do processo de forjamento para encontrar o motivo.
3.1.1 Organização metalográfica TC4 e características de morfologia
A liga de titânio TC4 é a liga de titânio do tipo α + β, composta por Ti-6al-4V, organização recozida para a fase α + β, contendo 6? De alumínio do elemento estabilizador de α, o fortalecimento da solidificação da fase α para melhorar a força da estabilização do vanádio da capacidade da fase β é pequena; portanto, o número de fase β na organização recozida é pequena, representando cerca de 7-10 ?
Liga TC4 em diferentes condições de tratamento térmico e processamento térmico, a proporção da fase básica α, β, a natureza e a morfologia são muito diferentes. temperatura de transformação β da liga TC4 em 1000 ℃ mais ou menos, se o TC4 aquecer a 950 ℃, resfriamento de ar após a organização da transformação α + β primária da organização; Como aquecido a 1100 ℃, refrigerado ao ar, é uma organização de fase β totalmente transformada totalmente transformada, conhecida como organização Weiss. Se o aquecimento e a deformação ao mesmo tempo, o efeito é mais óbvio, a liga TC4 aqueceu a temperatura de transição β acima, mas a deformação é pequena, ou seja, a formação da organização de Wei. Suas características organizacionais são: plasticidade, resistência ao impacto é menor, mas melhor resistência à fluência. Se o início da temperatura de deformação na transição β acima, mas o grau de deformação é grande o suficiente, a organização é caracterizada por: delineamento da fase α dos limites de grãos β for parcialmente esmagada, fase α listrada parcialmente distorcida, conhecida como a organização da cesta de rede. Caracterizado pela plasticidade, a resistência ao impacto é melhor que a organização do WEI, semelhante à organização de cristal fino equiaxed, persistência de alta temperatura e desempenho de fluência é melhor. Se a temperatura de aquecimento for menor que a temperatura da transição β, e o grau de deformação é suficiente, ou seja, obter a organização equiaxial. É caracterizado por um melhor desempenho geral, especialmente a alta plasticidade e a resistência ao impacto. Se a área da fase α + β na parte de alta temperatura da deformação e recozimento de alta temperatura na organização híbrida, seu desempenho abrangente será bom.
A partir da análise acima da organização metalográfica, pode ser julgada se o declínio do desempenho do TC4 puder ser causado pelo processo de forjamento de dois links:
① Temperatura de aquecimento é muito alta, atingindo ou excedendo a temperatura de transição β;
② O grau de deformação do forjamento não é grande o suficiente.
3.1.2 Análise do processo de forjamento TC4
A temperatura de forjamento na liga α + β titânio tamanho do grão β e o desempenho da temperatura ambiente é com o aumento da temperatura (transição da fase β acima) tamanho de grão β, enquanto o alongamento e a retração da seção se tornam menores, a plasticidade diminui; A fim de garantir que os talhos do TC4 tenham um bom desempenho geral, devem ser forjados abaixo da temperatura de transição β. A resistência à deformação da liga de titânio é maior, mas baixa condutividade térmica; A forjamento no fluxo de liga e na intensificação pesada, a deformação resultante pode fazer com que as partes individuais da temperatura excedam a temperatura da transição β, bem como a deformação do grau de tamanho grande, muito pequeno e outros fatores causarão tamanho de grão, portanto que o desempenho do declínio. Abrangente o exposto, o acima pode ser determinado inicialmente pode causar esquemas TC4 Razões de desempenho não qualificadas: ① O lote de forjar o aquecimento do tarugo.
① O lote da temperatura de aquecimento do tarugo é muito alto, mais que o ponto de transição β; ② Forjar um único tempo durante o forjamento, a temperatura é muito alta, mais que o ponto de transição β.
② Forjar um único martelamento muito pesado, de modo que um único grau de deformação é muito grande, causando superaquecimento local e recolher recristalização, para que o desempenho diminua.
③ Após o forjamento, a temperatura do tratamento térmico é muito alta, de modo que a temperatura de forjamento de TC4 excede o ponto de transição β, a formação da organização de Wei, reduzindo o desempenho dos perdoas.
3.2 Parâmetros do processo de forjamento TC4 Alterar e testar os resultados
3.2.1 Seleção e resultados dos parâmetros de teste
Para a análise acima, altere os parâmetros do processo de forjamento do TC4 (Tabela 1) ao mesmo tempo em que forjar, preste atenção à luz atingida rápida. (NOTA: Tamanho do material ¢ 50 × 113, Forjando tamanho 50 × 65 × 65)
Resultados dos testes: Todos os indicadores de desempenho são qualificados, dos quais os indicadores "fraturas por estresse entalhadas" são maiores que 5 horas.
3.2.2 Análise dos resultados dos testes
(1) A partir da temperatura do forno e do início da temperatura de forjamento, a temperatura de aquecimento não é muito alta, mesmo que mais de 20 ℃ ainda possam ser peças qualificadas forjadas.
(2) O teste usando uma luz de sopro de martelo de martelo atinge rapidamente, teste o desempenho de forjamento até o padrão, provando que a luz atingida rapidamente é melhorar o desempenho dos esquecidos é um fator importante.
(3) forjar a temperatura do tratamento térmico do que os parâmetros originais para reduzir 20 ℃, também pode ser um fator para melhorar o desempenho, porque do ponto de vista da temperatura, se a temperatura do forno devido ao desvio de controle de temperatura atingir 795 ℃, que excede a produção A especificação de 780 ℃, levará a um declínio no desempenho dos perdoas.
3.2.3 Verificação e conclusão dos resultados dos testes
Para verificar ainda mais os resultados do teste e com a produção de um teste (Tabela 2), na martelamento ainda mantém o método de batida de luz rapidamente; Resultados do teste de forjamento Todos os indicadores qualificados, "fratura por tensão de entalhe" são maiores que 5 horas.
Teste antes e depois das propriedades mecânicas dos esquecedores da liga de titânio TC4 Veja acima (Tabela 3). Através do teste, concluiu que: na produção de esquecimento da liga de titânio TC4, deve controlar estritamente os parâmetros do processo de forjamento; Primeiro de tudo, preste atenção à forjamento na luz atingida rapidamente, reduza a quantidade de deformação de um único golpe de martelo e, em segundo lugar, o valor teórico da temperatura de tratamento térmico de forjamento deve ser definido na faixa de 760 ~ 770 ℃ , para garantir que a qualidade de forjamento dos tc4 senta.
4.A perspectiva de desenvolvimento do processo de forjamento de liga de titânio
O processo de forjamento de liga de titânio é amplamente utilizado na aviação, indústria de fabricação aeroespacial, o processo de forjamento isotérmico tem sido usado na produção de peças do motor e componentes estruturais de aeronaves; Além disso, mais e mais pelos setores automotivo, elétrico e naval e outros setores industriais. Nos países estrangeiros, a aplicação da liga de titânio foi desenvolvida para um nível muito alto, aplicada a temperaturas mais altas de ligas tiais e compostos intermetálicos foram enfatizados e muita pesquisa; Para aplicar melhor esses materiais e, ao mesmo tempo, seu processo de deformação também fez muita pesquisa. As pessoas também prestam cada vez mais atenção à maior força da pesquisa de ligas de titânio do tipo sub-beta. A aplicação de ligas de titânio e pesquisa de processo de forjamento continuará sendo um tópico quente.
