Frá Process Pain bendir til greindrar suðu: Nákvæmni byltingar Títan álfelgatækni

 

Titanium ál suðu

Titanium ál, þetta fjölhæfa „ofurefni“, gegnir afar mikilvægu hlutverki á lykilsvæðum eins og flugvélarblöðum og gervi liðum. Hins vegar, í hefðbundinni aukefnaframleiðslu, hefur það alltaf „langa“ dálka kristalla, eins og kex þakið samsíða línum, sem auðvelt er að brjóta á „línunum“ þegar það er stressað, dregur mjög úr afköstum.

Nýlega birti Harbin Institute of Technology and Politecnico Di Milano rannsókn í International Journal The International Journal Journal of Advanced Manufacturing Technology, sem færði „töfraaðgerð“ til Titanium Alloy Addition Manufacturing - með því að nota puls micro -} laser vír inndreifingu "til að breyta kornunum af Ti-6Al-4v Alloy frá" Long Strips "í" Rice til að breyta kornunum af Ti-6AL- Korn ", sem eru ekki aðeins sterkari, heldur einnig jafnari í frammistöðu!

 

A. Lykil tæknilegra áskorana um suðuferli Títan ál

Títan málmblöndur sýna framúrskarandi efnafræðilegan stöðugleika og vélrænni eiginleika við stofuhita. Hins vegar, þegar suðuhitastigið fer yfir 800 gráðu mikilvæga punktinn, munu eðlisefnafræðilegir eiginleikar þeirra gangast undir verulegar breytingar, sem gefur tilefni til þriggja kjarnaferla:

 

1. efnis niðurbrot efnis vegna mikils - hitastigs oxunar

Í háu - hitastigsumhverfi suðu sýnir viðbragðshraði milli títan og súrefnis veldisvöxt og myndar þéttan og brothætt títantvíoxíð (Tio₂) oxíðlög. Áhrif þessa oxíðlags á afköst efnisins eru tvöföld - Skemmd: Annars vegar getur hörku þess orðið 3-5 sinnum það sem grunnefnið og myndað smásjárspennu; Aftur á móti sýna tilraunagögn að þegar súrefnisinnihald á suðusvæðinu fer yfir 0,15WT%, minnkar höggið á áhrif efnisins um meira en 50%, sem dregur verulega úr uppbyggingu áreiðanleika.

2. Brothætt innsaumáhrif af völdum vetnis skarpskyggni

Við suðu getur raka umhverfisins (RH> 40%) eða mengun á yfirborði vírs (olíur/oxíð) brotnað niður til að framleiða virk vetnisatóm. Þessi atóm dreifast í títangrindurnar eftir að hafa myndað nál - eins og títanhýdríð (TIH₂) efnasambönd, sem veldur „vetnisviðbragði“ fyrirbæri. Þess má geta að þetta Embrittlement ferli er hitastig - viðkvæmt; Í umhverfi undir -20 gráðu getur KIC gildi beinbrots lækkað um 30%-40%og beinbrotið sýnir brothætt einkenni án augljósrar aflögunar úr plasti.

3. Upphaf sprungna vegna styrkleika varmaálags

Stuðull hitauppstreymis títans málmblöndur (8,6 × 10⁻⁶/ gráðu) er aðeins einn - þriðja en stál, en tafarlaus hitaframtak við suðu getur náð 5000-10000 W/ cm. Þetta alvarlega misræmi í hitafræðilegu breytum veldur leifarálagi allt að 300-500 MPa í suðu svæðinu við kælingu. Þegar suðuhraðinn fer yfir 0,8 m /mín eða kælingarhraða> 50 gráðu /s, mun streitustyrksstuðullinn KT fara yfir mikilvægu gildi og örva upphaf og fjölgun hitauppstreymis.

b. Ítarlegar skýringar á fjórum kjarnaferlum til að leysa títan ál suðu áskoranir

Wolfram óvirkan gas suðu (Tig suðu) - Gullna staðalinn fyrir nákvæmni suðu

Sem ákjósanlegt ferli fyrir þunnt - Walled íhluti undir 3mm (svo sem læknisfræðileg ígræðsla, bælir TIG suðu á áhrifaríkan hátt títanblöndu oxun þökk sé stöðugu ARC einkenni þess og nákvæmri hitastýringu. Kjarni þess liggur íAð koma á þriggja - stig verndarkerfi:

Aðalvörn:Halda þarf argóngasrennslishraða wolfram rafskautastútnum við 15-25L/mín.

Stuðningur verndarlaga:Argon rennslishraði 5-10L/mín aftan á suðu til að koma í veg fyrir oxun aftur

Hitasvæði framlengingarvörn:Notaðu dráttarskjöldu til að hylja svæði með hitastigi> 400 gráðu til að tryggja óvina gasvörn á kælingarstiginu

Vacuum Electron Beam Welding - Endanleg lausn fyrir High - Heiðarleika samskeyti

Undir Ultra - hátt tómarúmsumhverfi (tómarúmgráðu meira en eða jafnt og 1 × 10⁻³pa), með því að sprengja títanblöndu með rafeindgeislanum sem flýtt er um 20-150kV spennu, náðu:

Núll mengun bráðnun:Súrefni - ókeypis umhverfi forðast algjörlega oxun, suðuhreinleiki nær 99,99%

Ultra - djúp skarpskyggni suðuhæfni: dýpt - til - breiddarhlutfall upp í 10: 1, hentugur fyrir plötur 10-100mm þykkt (td loftspennu eldsneytisgeymi)

Extremely Narrow Heat Affected Zone: Width only 0.5-1mm, material mechanical property retention rate >95%

Laser suðu - Byltingarkennda verkfærið fyrir skilvirka framleiðslu

Með því að nota 4-20kW trefjar leysir er skilvirk suðu náð með því að hámarka eftirfarandi breytur:

Hraðakostur:Suðuhraði nær 1-5m/mín, 3-5 sinnum hraðar en Tig suðu

Kraftmikið verndarkerfi:Í fylgd með hlið argon blásandi verndarhettu (rennslishraði 20-30l/mín.) Til að koma í veg fyrir oxun hliðar

Greindur breytu samsvörun:Kraftþéttleiki stjórnað á bilinu 10⁵ - 10⁶W/cm² til að forðast bruna eða ófullnægjandi samruna

Diffusion Bonding - Sérstakt ferli til að taka þátt í ólíkum efnum

Fyrir suðu títanblöndur með stáli/kopar og öðrum efnum er þrýstingsdreifingarferlið notað:

Ferli gluggi:Hitastig 800-950 gráðu, þrýstingur 10-50 MPa, tími 30-120 mín

Stjórnun viðmóts:Nikkel/mólýbden millilaga er notað til að bæla myndun brothættra áfanga eins og Ti - Fe

Dæmigert forrit:Læknisbeinsneglur (TI6AL4V/316L ryðfríu stáli) liðsstyrkur meiri en eða jafnt og 80% af foreldrefninu

 

C. Stillingar breytur: Þessar „tölur“ ákvarða árangur eða bilun

1. straumur: Stilltu í samræmi við þykkt plötunnar . 1 mm títanplata notar 50-80a, 3mm notar 120-150a. Of stór straumur mun leiða til gróft korn og of lítill straumur mun leiða til ófullnægjandi bræðsludýpt.

2. Varnargas: 99,99% hátt - Purity Argon Gas verður að nota og rennslishraðinn verður að stjórna við 20 - 30l/mín. Eftir suðu verður að stöðva gasframboð í 5-10 sekúndur til að koma í veg fyrir „afleidd oxun“ á háhitasuðu.

3. Suðuhraði: 50 - 100mm/mín er mælt með fyrir þunnt veggja hluta og 30-50mm/mín fyrir þykkar plötur. Of hratt hraði mun auðveldlega valda svitahola, en of hægur hraði mun auka hitasvæði.

D. Grópmeðferð: Notaðu V - laga gróp, horn 60-70 gráðu, barefli 0,5-1mm, hreint með ryðfríu stáli vírbursta þar til málmbrúnin er útsett og ekki snerta með höndum (fitan í fingraförum mun valda suðumengun).

4. frá „hæfu“ til „framúrskarandi“: „einn - litið auðkenni“ á suðu gæðum

Frá „hæfu“ til „framúrskarandi“: Titanium ál

1. Silfurgljáandi: Fullkomið! Að fullu varið, engin oxun, er hægt að nota í háu - lokasviðum eins og Aerospace.

2. Ljósgult: örlítið oxað, afköst uppfyllir í grundvallaratriðum staðla, hentugur fyrir almennan iðnaðarbúnað.

3. Dökkgult/gyllt fjólublátt: Miðlungs oxun, er hætta á innleiðingu og krafist er vélrænna eiginleikaprófa.

4. blátt/grátt: Alvarleg oxun, soðið er orðið brothætt og verður að vinna að því.

Með vinsældum greindra suðubúnaðar er Títan ál suðu að breytast frá „að treysta á upplifun vopnahlésdaga“ yfir í „Parametric Precision Control“. Frá tómarúm suðu vélmenni til raunverulegs - tíma oxunareftirlitskerfa, tækniframfarir hafa gert fyrrum „erfið vandamál“ stjórnanleg. Í framtíðinni, með víðtækri notkun títanblöndur í nýjum orkubifreiðum, vetnisorkubúnaði og öðrum reitum, mun suðutækni koma til með meiri bylting - sem gerir þessu „geimmálmi“ kleift að komast í meira iðnaðar sviðsmyndir.