Titanyum Sac Sıcak Şekillendirme Parametrelerinin Kontrol Edilmesi

Titanyum alaşımları, yüksek akma dayanımı σ’ye sahip oldukları için oda sıcaklığında şekillendirilmesi zordur._0.2, yüksek gerilme-mukavemet oranı, düşük elastik modül E ve düşük E/σ_0.2 oranı. Bu nedenle sac, yüksek şekillendirme kuvveti gerektirir, kolayca çatlar ve ciddi geri esneme gösterir. Yaklaşık 500 °C’nin üzerinde, süneklik ve uzama önemli ölçüde artar. Sonuç olarak, sıcak şekillendirme yöntemi uçak kaplamaları, termal çerçeveler, kaportalar, erişim panelleri ve bükme, kenar kıvırma veya derin çekme yöntemleriyle üretilen parçalar için kullanılır.

[

Sıcak Şekillendirme İlkesi

Sıcak şekillendirme, ısıtılmış titanyumun yüksek sünekliğini ve düşük deformasyon direncini kullanarak şekillendirme sınırlarını genişletir, geri esnemeyi azaltır ve hassasiyeti artırır. Bu işlem, izotermal sıcak preslemeyi sünme ve gerilim gevşemesi ile birleştirir:

1. Kalıpları önceden ısıtın ve ham parçayı belirtilen şekillendirme sıcaklığına eşit bir şekilde ısıtın, ardından kalıbın üzerine yerleştirin.
2. Parçayı şekillendirmek için kalıpları belirtilen hızda kapatın.
3. Kalıpları sabit basınç ve sıcaklık altında kapalı tutun. Sürünme ve yüksek sıcaklıkta gerilme gevşemesi, elastik gerilmeyi plastik gerilmeye dönüştürür ve kalıntı gerilimi azaltır.
4. Belirtilen bekleme süresinin ardından, kalıbı serbest bırakın, parçayı çıkarın ve hava ile soğutun.

İzotermal Sıcak Presleme

Şekillendirme işleminden önce zımba, kalıp ve sac aynı sıcaklığa ısıtılır. Gerçek gerilme-gerinim davranışı, sıcaklık arttıkça ve gerinim hızı azaldıkça gerilmenin düştüğünü gösterir. Bu nedenle titanyumun sıcak şekillendirilmesinde yüksek sıcaklık ve nispeten düşük bir gerinim hızı kullanılmalıdır.

Gerilme Gevşemesi

Presleme işleminden sonra, kalıpları sabit basınç ve sıcaklıkta hareketsiz tutun. Levha gevşer, elastik gerilme plastik gerilime dönüşür, kalıntı gerilme azalır ve kalıba uyum artar. Yüksek sıcaklıkta, gevşeme süresinin uzatılması, iç gerilmeyi kararlı bir değere yaklaşana kadar azaltır.

İşlem Parametreleri

Şekillendirme sıcaklığı ve hızı, kapanma basıncı ve bekleme süresi, parça kalitesini belirler. Sıcaklık, deformasyon direncini azaltır ve sünekliliği artırır. Basınç, şekillendirme direncini dengeler. Süre ise sünme ve gerilim gevşemesine olanak tanır.

Şekillendirme Sıcaklığı

Oksidasyon, hidrojen alımı ve diğer olumsuz etkileri göz önünde bulundurarak, malzemenin sıcaklık-özellik davranışından uygun sıcaklığı seçin. Bazı titanyum alaşımları 300 ile 500°C arasında süneklik kaybeder ve ancak 500°C civarında bu özelliklerini geri kazanır. 800-850 °C'de oksidasyon, hidrojen emilimi, tane büyümesi ve mikroyapısal değişiklikler belirgin hale gelir.

Tavlanmış alaşımlar için tipik şekillendirme sıcaklık aralıkları şunlardır:

Şekillendirme hızı, gerinim hızını belirler. Düşük sıcaklıklarda süneklik üzerindeki etkisi az olmakla birlikte, orta ve yüksek sıcaklıklarda giderek daha önemli hale gelir. Çok uzun döngüler, kirlenmiş yüzey tabakasını kalınlaştırır; bu nedenle her sıcaklık için pratik bir maksimum şekillendirme süresi vardır ve gerinim hızı aşırı derecede düşük olmamalıdır.

Kapanma Basıncı ve Bekletme Süresi

Daha yüksek kapanma basıncı kırışıklıkları giderebilir, ancak yük kaldırıldıktan sonraki geri esneme üzerinde çok az etkiye sahiptir. Kalıbın deforme olmasını ve ekipmana gereksiz yük binmesini önlemek için, seçilen sıcaklıkta işe yarayan en düşük basıncı kullanın.

Kapalı kalıpları sabit sıcaklık ve basınçta tutmak, gerilimin gevşemesini sağlar, kalıntı gerilimi azaltır ve geri esnemeyi azaltır. Daha uzun süreli bekletme genellikle kalıntı gerilimi düşürür ve gevşeme, daha yüksek sıcaklıklarda daha belirgindir. Ancak aşırı sıcaklık veya süre, oksidasyonu artırır ve verimliliği düşürür. Ti-2Al-1,5Mn, Ti-4Al-1,5Mn ve Ti-6Al-4V parçalar için tipik tutma süreleri 8-20 dakikadır.