Виробництво титанових кованих кілець: процес, дефекти, термічна обробка та посібник з перевірки

Оскільки ми маємо більш ніж десятирічний досвід кування титану, наші клієнти часто задавали одне й те саме питання:

"Чому кільце з титану набагато складніше і дорожче у виготовленні, ніж кільце зі сталі?"

Фактично виступ атитановий кований перстеньзалежить не тільки від самого матеріалу, але, що більш важливо, від процесу кування титанового кільця. Для таких вимогливих застосувань, як аерокосмічне, морське машинобудування та енергетичне обладнання, кваліфіковане титанове кільце має пройти кілька важливих етапів виробництва, включаючи підготовку заготовки, нагрівання, проколювання, розширення кільця, прокатку кільця, термічну обробку та перевірку якості. Якщо будь-який із цих процесів не контролюється належним чином, це може вплинути на кінцеву мікроструктуру, механічні властивості та термін служби кільця.

Спираючись на багаторічний досвід Zecheng Metal у виробництві титанових поковок, ця стаття пояснює ключові технічні аспекти кування титанових кілець, включаючи принципи кування, виробничий процес і заходи контролю якості.

Титанове кільце – це кільцеподібний компонент, виготовлений із комерційно чистого титану або титанових сплавів шляхом кування, кільцевої прокатки та механічної обробки.

У процесі кування до титанової заготовки прикладаються високі сили стиску для формування необхідної форми. Під час цього процесу пластична деформація змінює структуру зерна, дозволяючи потоку зерна узгоджуватися з формою заготовки. Це значно покращує механічні властивості матеріалу.

За маркою матеріалу титанові ковані кільця можна розділити на дві категорії:

• Кільця з комерційно чистого титану (наприклад, клас 1 і клас 2)
• Каблучки з титанового сплаву (наприклад, клас 5 і клас 12)

Хоча титанові сплави мають такі переваги, як низька щільність (приблизно 4,45–4,51 г/см³), високе співвідношення -до-ваги та чудову стійкість до корозії, якість кінцевого продукту все ще значною мірою залежить від контролю процесу протягом усієї операції кування.

Дізнайтеся більше про наш Вироби з титанового кільця

Перегляньте наш повний асортиментТитанові поковки

У таблиці нижче показано стандартну процедуру кування, яка використовується в нашій майстерні. Кожен процес ретельно контролюється досвідченими операторами, щоб забезпечити стабільну якість продукції.

Для великих тонкостінних кованих кілець із титану типовий процес виробництва такий:

Різання заготовок → Висадка та проколювання → Розширення кільця → Виправлення висоти → Груба обробка → Прокатка кілець → Термообробка після-кування

Для деяких продуктів також може використовуватися процес кування проти-деформації:

Різання заготовки → Проколювання → Попередня{0}}прокатка → Кінцева прокатка → Гаряче розширення (920–980 градусів) → Термічна обробка розчину → Тепле розширення (550–600 градусів)

Якщо ви новачок у куванні титану, ви можете запитати:

«Сталеве кільце можна виготовити набагато ефективніше, тож чому титанове кільце кується набагато повільніше?»

Виходячи з нашого виробничого досвіду, основні проблеми кування титанових кілець такі.

1. Низька теплопровідність ускладнює пластичну деформацію

Титан має теплопровідність приблизно 17 Вт/(м·К), що становить лише приблизно одну{1}}чверть від звичайної сталі.

Це означає, що під час кування тепло не може рівномірно передаватися по всій заготовці. Між поверхнею та серцевиною можуть виникнути значні різниці температур, що може призвести до нерівномірної пластичної деформації та локальних термічних напруг.

2. Титан має дуже вузьке вікно температури кування

ВикористанняТитан 5 класу (Ti-6Al-4V)наприклад, температура бета-трансформації становить приблизно 995 градусів. Рекомендована температура кування зазвичай становить від 850 градусів до 1150 градусів.

Якщо температура занадто низька, стійкість до деформації зростає і можуть виникнути поверхневі тріщини. Якщо температура занадто висока, може статися надмірне зростання зерен, що серйозно вплине на механічні властивості кованого кільця.

3. Титан має високу хімічну реакційну здатність

Титан легко реагує з киснем, воднем і азотом при підвищених температурах, утворюючи крихкі поверхневі шари і шари забруднення.

З цієї причини всі титанові заготовки на нашому виробництві ріжуться стрічковими пилами, а не полум’ям, щоб уникнути окислення та зон -термічного впливу, спричинених локальним перегріванням. Крім того, герметичність печі та нагрівальна атмосфера повинні ретельно контролюватися протягом усього процесу нагрівання.

4. У великих кільцях важче підтримувати однорідну мікроструктуру

Зі збільшенням розміру титанового кованого кільця стає все складніше підтримувати однорідну внутрішню мікроструктуру.

Під час фактичного виробництва великі кільця мають більшу ймовірність не-рівномірного розподілу зерна та локалізованих мікроструктурних змін. Тому, окрім розробки відповідного процесу кування, також важливо контролювати коефіцієнт деформації, процес термічної обробки та не-руйнівний контроль (NDT), щоб забезпечити стабільні мікроструктурні та механічні властивості всього кільця.

Навіть із-добре керованимпроцес кування титанового кільця, дефекти все ще можуть виникати, якщо будь-який етап виробництва не буде належним чином керований. Розуміння цих загальних дефектів може допомогти вам краще оцінити якість aтитановий кований перстеньі вибрати надійного виробника.

1. Дефекти сегрегації

Дефекти сегрегації включають бета-сегрегацію, бета-плями, багату титаном-сегрегацію та смугасту альфа-сегрегацію.

Серед них міжтканинна альфа{0}}стабілізована сегрегація (альфа-сегрегація I типу) вважається найшкідливішою. Воно часто супроводжується мікроскопічними пустотами та тріщинами та містить підвищений рівень кисню, азоту та інших інтерстиціальних елементів, що робить уражену ділянку більш крихкою.

2. Металеві включення

Металеві включення зазвичай виникають у процесі плавлення сировини. Типові приклади включають вкраплення молібдену, спричинені неповністю розплавленими елементами з високою-температурою-плавлення, а також забруднення фрагментами твердосплавних інструментів або залишками вольфраму від зварювальних електродів, що вводяться під час обробки.

Включення порушують суцільність матеріалу і можуть легко стати місцями виникнення тріщин під час циклічного навантаження. З цієї причини вони є одними з основних дефектів, які перевіряються за допомогою ультразвукового контролю (UT).

3. Кування тріщин

Виходячи з нашого виробничого досвіду, більшість тріщин під час кування тісно пов’язані з контролем температури кування, дизайном процесу деформації та якістю заготовки.

Тому після кожного основного етапу деформації ми перевіряємо стан поверхні заготовки та оперативно видаляємо окалину оксиду та дрібні поверхневі тріщини, щоб запобігти поширенню дефектів під час наступних операцій кування.

4. Порожнечі

Порожнечі можуть існувати як ізольовані дефекти або в кластерах. Зазвичай вони виникають через внутрішні дефекти в сировині або порожнини, які не повністю заварені під час кування.

Хоча деякі порожнечі дуже малі, вони можуть прискорити поширення втомної тріщини під довго-тривалим циклічним навантаженням і зменшити термін служби компонента. Тому ультразвукове дослідження (УЗ) є необхідним для виявлення цих внутрішніх дефектів.

5. Перегріта мікроструктура

Оскільки титанові сплави мають низьку теплопровідність, перегрів може виникнути не тільки через неправильне нагрівання, а й в результаті виділення тепла під час пластичної деформації в процесі кування. Це може призвести до утворення перегрітої мікроструктури Відманштеттена, що може негативно вплинути на механічні властивості кованого кільця.

6. Залишкові усадочні порожнини

Залишкові усадочні порожнини в основному виникають під час процесу лиття зливка. Якщо коефіцієнт деформації під час подальшого кування недостатній, ці порожнини можуть не закритися повністю і залишитися всередині готової поковки.

Для критично важливих титанових поковок, які використовуються у вимогливих додатках, ми зазвичай проводимо ультразвукове випробування (УЗ) вхідної сировини та ретельно контролюємо коефіцієнт кування, щоб зменшити ризик внутрішніх дефектів.

Перевірка якостітитанові ковані кільцязазвичай поділяється на руйнівний контроль і-неруйнівний контроль (NDT).

Деструктивне тестування

Тестування механічних властивостей

Виміряйте міцність на розрив, межу текучості, подовження та зменшення площі, щоб оцінити загальні механічні характеристики матеріалу.

Випробування на твердість

Переконайтеся, що твердість після термічної обробки відповідає зазначеним проектним вимогам.

Аналіз хімічного складу

Проаналізуйте вміст титану, алюмінію, ванадію, кисню, азоту, водню, заліза та інших елементів, щоб забезпечити відповідність стандартам матеріалів, таким якТитан класу 2 і титан класу 5.

Для замовлень, для яких потрібен сертифікат матеріалу, результати перевірки зазвичай записуються в звіт про випробування матеріалу та доставляються разом із готовою продукцією.

Не-руйнівний контроль (NDT)

• Ультразвуковий контроль (UT)

Використовується для виявлення внутрішніх тріщин, порожнеч, включень, відсутності склеювання та інших внутрішніх дефектів. Це один із найбільш часто використовуваних методів перевірки титанових поковок.

• Випробування на проникнення (PT)

Також відомий як випробування на проникнення барвників, PT в основному використовується для виявлення дрібних поверхневих-дефектів зламу, таких як тріщини та нахили.

• Візуальна перевірка та перевірка розмірів

Огляньте поверхню на наявність таких дефектів, як нахили, складки, подряпини, пористість і тріщини, одночасно вимірюючи критичні розміри, включаючи внутрішній діаметр, зовнішній діаметр, висоту та концентричність.

• Радіографічне тестування (RT)

Для продуктів із спеціальними вимогами перевірки можна використовувати радіографічне випробування (RT) для виявлення включень високої-щільності та інших внутрішніх дефектів.

За потреби ми також можемо співпрацювати з незалежними-інспекційними агентствами третьої сторони та надати відповідні звіти про перевірки.

Вимоги до перевірки відрізняються залежно від програми. Титанові ковані кільця зазвичай виготовляються та перевіряються відповідно до наступних стандартів.

Для спеціальних проектів ми також можемо виконати перевірку відповідно до ваших креслень, специфікацій компанії або технічних вимог-третіх сторін.

Якість кованого титанового кільця залежить не тільки від самого матеріалу, але й від процесу кування, термічної обробки, точної механічної обробки та суворої системи контролю якості.

Завдяки багаторічному досвіду виробництва титанових поковок компанія Baoji Zecheng Metal Materials Co., Ltd. оснащена повним обладнанням для кування, термічної обробки, механічної обробки та інспекції. Ми виготовляємоКільця з титану 2 класу, Титанові кільця 5 класу, ASTM B381 Титанові кільця, Титанові ковані каблучки, ітитанові кільця на замовленнядля широкого спектру промислових застосувань.

Якщо ви шукаєте надійноговиробник титанових кілець, зв’яжіться з нами для отримання технічної підтримки та безкоштовної пропозиції.