Medžiagos charakteristikos ir formavimas
Titanas ir jo lydiniai pasižymi unikaliomis mechaninėmis savybėmis, kurios daro didelę įtaką jų giluminiam tempimui. Grynas titanas pasižymi dideliu lankstumu, tinkančiu šaltajam formavimui, ypač aukšta normalioji anizotropija (r-vertė) – maždaug 5, o tai labai palanku lakštinio metalo formavimo operacijoms. Dėl šios didelės r-vertės medžiaga atspari plonėjimui deformacijos metu, todėl presavimo būdu galima pagaminti gilius-apačios cilindrinius puodelius.
Iš titano lydinių beta titano lydiniai, tokie kaip Ti-15V-3Cr-3Sn-3Al (Ti-15-3), pasižymi palyginti geru plastiškumu šaltajam formavimui, nors paprastai jų apdirbamumas yra mažesnis nei gryno titano. Šešiakampė glaudžiai supakuota (HCP) alfa-titano lydinių kristalinė struktūra kelia ypatingų iššūkių skaitmeniniam modeliavimui, todėl norint tinkamai užfiksuoti plastiko savybes, reikalingi specializuoti medžiagų modeliai, tokie kaip Barlat 1989 modelis su apkrovos kreivėmis, skirtomis ir tempimo sukietėjimui, ir nuo deformacijos priklausomiems plastiko deformacijų santykiams.
Pagrindiniai giluminio piešimo iššūkiai
Pagrindinė kliūtis titano giluminiam tempimui yrapriepuolis ir pykinimasdėl didelio titano cheminio reaktyvumo su įrankių medžiagomis. Ši problema tampa ypač rimta atliekant sunkias formavimo operacijas, tokias kaip gilus tempimas ir lyginimas, kai švieži titano paviršiai tiesiogiai liečiasi su štampo ir perforavimo paviršiais. Siekiant sumažinti šią problemą, buvo sukurtos kelios strategijos:
Oksidinės dangos šildymas: kaitinant ruošinį ore, kad susidarytų apsauginis oksido sluoksnis (maždaug 0,0015 mm storio 750 laipsnių temperatūroje 0,3 ks), apsaugo nuo tiesioginio metalo -su -metalo sąlyčio tarp titano ruošinio ir formavimo įrankių. Šis metodas įgalino sėkmingą daugiapakopį ilgų beta titano lydinio taurelių giluminį tempimą be tarpinio atkaitinimo.
Paviršiaus apdorojimas ir tepalai: Tefloninės purškiamos dangos ir kiti specializuoti tepalai dažniausiai naudojami, kad formavimo proceso metu jie nesustrigtų.
Įrankių dizaino naujovės: Rutuliniai rutuliniai štampai su grioveliais ir išdėstyti plieniniai rutuliai buvo sukurti siekiant sumažinti trintį ir sudaryti galimybę suformuoti sudėtingus gofruotus titano kaušelius, kurių ribinis tempimo koeficientas (LDR) yra 2,5 ar didesnis.
Proceso parametrai ir formavimo ribos
Giluminio tempimo metu titano lakštai kartu lenkiami ir tempiami, kai ruošinys per štampavimo spindulį įtraukiamas į štampavimo ertmę. Norint išvengti dviejų kritinių gedimo režimų, procesas reikalauja kruopštaus valdymo:susiraukšlėjimas / susiraukšlėjimasdėl gniuždomųjų apskritiminių įtempių flanšo srityje irtempiamas plyšimaspuodelio sienelėje dėl per didelio tempimo. Todėl projektuojant turi būti atsižvelgta į titano medžiagos takumo ribą gniuždant ir tempiant.
Lakštinio ruošinio išankstinis pašildymas dažnai naudojamas siekiant pagerinti formavimą, ypač didesnio -stiprumo titano lydiniams. Temperatūros kontrolė yra labai svarbi, nes tam tikrų lydinių (pvz., Ti-15-3) kristalų struktūra virsta beta faze esant aukštesnei nei 720 laipsnių temperatūrai, todėl labai pakeičiamas deformacijos elgesys.
Pažangūs formavimo būdai
Ilgų cilindrinių puodelių gamybai,daugiapakopis gilus piešimas su tarpiniu lyginimupasirodė veiksmingas. Šis metodas ne tik padidina puodelio gylį, bet ir pagerina paviršiaus šiurkštumą dėl grūdelių rafinavimo. Termomechaninis apdorojimas po -formavimo gali dar labiau pagerinti ištrauktų puodelių mechanines savybes ir paviršiaus kokybę.
Skaitinis modeliavimas naudojant baigtinių elementų analizę (pvz., LS{0}}Dyna) tapo esminiu įrankiu numatant formavimo elgesį, optimizuojant įrankio geometriją ir sumažinant brangius fizinius bandymus. Formavimo ribinės diagramos, nustatytos naudojant Nakajima metodą, naudojamos gedimų prognozavimui su supaprastintomis procedūromis, leidžiančiomis gauti ribines šlyties įtempimus standartinėse tempimo bandymo mašinose.
