Παράγοντες που επηρεάζουν το σχέδιο των συρμάτων από κράμα τιτανίου
Τα σύρματα από τιτάνιο και κράμα τιτανίου χρησιμοποιούνται ευρέως σε σημαντικούς τομείς όπως συνδετήρες αεροδιαστημικής, προϊόντα 3C, σκελετό γυαλιών, ανταλλακτικά αυτοκινήτων, ιατρικά όργανα και ράβδους συγκόλλησης. Γενικά, όταν η διάμετρος των συρμάτων τιτανίου και κράματος τιτανίου είναι 30-40% μεγαλύτερη από το μέγεθος του τελικού προϊόντος, χρησιμοποιείται ψυχρή σχεδίαση για τη λήψη προϊόντων σύρματος με υψηλή ακρίβεια διαστάσεων.
Η διαδικασία ψυχρής έλξης και ο έλεγχος της μικροδομής του τελικού προϊόντος έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην απόδοση των συρμάτων τιτανίου και κράματος τιτανίου. Οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση σύρματος, εκτός από τη θερμοκρασία και την ταχύτητα έλξης, περιλαμβάνουν την ποιότητα της πρώτης ύλης, τις παραμέτρους της μήτρας, τις συνθήκες λίπανσης και τη διαδρομή της διαδικασίας έλξης.
1. Ποιότητα πρώτων υλών
Χημική Σύνθεση: Η περιεκτικότητα σε κύρια χημικά στοιχεία και στοιχεία ακαθαρσίας δεν πρέπει να υπερβαίνει το επιτρεπόμενο εύρος. Στοιχεία όπως το υδρογόνο (H), το οξυγόνο (O), το άζωτο (N), ο σίδηρος (Fe) και το πυρίτιο (Si) μπορούν να έχουν σημαντική επίδραση στο τιτάνιο. Για παράδειγμα, το υδρογόνο μπορεί να προκαλέσει ευθραυστότητα υδρογόνου στα κράματα τιτανίου, επομένως απαιτείται αυστηρός έλεγχος κατά την παραγωγή.
Ποιότητα επιφάνειας: Η επιφάνεια του σύρματος δεν πρέπει να έχει ελαττώματα όπως ρωγμές, πτυχώσεις, ουλές, αυτιά ή αποκόλληση. Επιφανειακά ελαττώματα όπως ρωγμές και πτυχώσεις μπορεί να εμφανιστούν στην πρώτη ύλη σε διάφορους βαθμούς. Αυτά τα ελαττώματα μπορεί να σχηματίσουν ρωγμές στην επιφάνεια, στο υπέδαφος ή στο εσωτερικό του μετάλλου, οι οποίες μπορεί να αναπτυχθούν περαιτέρω κατά τη διαδικασία έλξης, οδηγώντας σε απότομη μείωση της αντοχής ή ακόμα και σε θραύση. Σε αντίθεση με τις ρωγμές, οι πτυχές δεν ανιχνεύονται εύκολα, καθώς συχνά καλύπτονται από επιφανειακά στρώματα οξείδωσης και μπορεί να επιμείνουν κατά τη διάρκεια της σχεδίασης.
2. Διαδικασία θερμικής επεξεργασίας
Η διαδικασία θερμικής επεξεργασίας κατά τη διάρκεια της ψυχρής έλξης περιλαμβάνει κυρίως ανόπτηση του σύρματος, η οποία περιλαμβάνει ανόπτηση προεπεξεργασίας της πρώτης ύλης, ενδιάμεση ανόπτηση μετά από παραμόρφωση και τελική ανόπτηση. Ο σκοπός της προεπεξεργασίας και της ενδιάμεσης ανόπτησης είναι η μείωση των επιπτώσεων της σκλήρυνσης εργασίας, η αύξηση της ολκιμότητας και η βελτιστοποίηση της πλαστικότητας, καθιστώντας το υλικό πιο κατάλληλο για το επόμενο στάδιο της διαδικασίας σχεδίασης.
3. Ζωγραφίζοντας μήτρες
Οι μήτρες έλξης μετάλλων κατασκευάζονται γενικά από τσιμεντοειδές καρβίδιο (YK6, YK8) ή υλικά διαμαντιού. Το τσιμεντοειδές καρβίδιο αποτελείται από καρβίδιο βολφραμίου και κοβάλτιο, με το καρβίδιο του βολφραμίου να είναι σκληρό και ανθεκτικό στη φθορά, χρησιμεύοντας ως σκελετικό υλικό, ενώ το κοβάλτιο αυξάνει τη σκληρότητα του κράματος. Οι μήτρες καρβιδίου με τσιμέντο χρησιμοποιούνται ευρέως στην έλξη διαφόρων μετάλλων και συρμάτων από κράμα. Οι μήτρες διαμαντιών, με υψηλή σκληρότητα και αντοχή στη φθορά, είναι πιο ακριβές και δύσκολες στην επεξεργασία, επομένως χρησιμοποιούνται μόνο για την έλξη λεπτών και εξαιρετικά λεπτών συρμάτων.
Ανάλογα με το σχήμα της διαμήκους διατομής της οπής της μήτρας, οι τυπικές μήτρες έλξης μπορούν να χωριστούν σε δύο μορφές: μήτρες σε σχήμα τόξου και κωνικές μήτρες. Το πρώτο χρησιμοποιείται συνήθως για λεπτά σύρματα, ενώ οι κωνικές μήτρες χρησιμοποιούνται συνήθως για σωλήνες, ράβδους και χοντρά σύρματα. Ανάλογα με τη λειτουργία τους κατά το τράβηγμα, οι οπές μήτρας χωρίζονται γενικά σε τέσσερα τμήματα: τον κώνο εισόδου (ζώνη τροφοδοσίας + ζώνη λίπανσης), τον κώνο εργασίας, τη ζώνη μεγέθους και τον κώνο εξόδου.
4. Διαδικασία Σχεδίου
Μείωση ανά πέρασμα: Τα κράματα τιτανίου έχουν ολκιμότητα χαμηλής θερμοκρασίας δωματίου, με αντοχή διαρροής κοντά στην αντοχή εφελκυσμού, με αποτέλεσμα υψηλή αναλογία απόδοσης. Όταν σχεδιάζετε μεταλλικά υλικά, η αντοχή του υλικού μετά την έξοδο από τη μήτρα πρέπει να είναι μεγαλύτερη από την αντοχή διαρροής του υλικού μέσα στη μήτρα για να αποφευχθεί η θραύση του σύρματος. Επομένως, θα πρέπει να αποφεύγεται η τυφλή επιδίωξη υπερβολικών μειώσεων ανά πάσα στο σχέδιο.
Ολική μείωση: Η αντοχή των συρμάτων από κράμα τιτανίου αυξάνεται με τον συνολικό ρυθμό μείωσης. Αυτό οφείλεται κυρίως στο ότι καθώς αυξάνεται η ποσότητα της ψυχρής παραμόρφωσης, συμβαίνει πολλαπλασιασμός της εξάρθρωσης εντός των μεταλλικών κόκκων, αυξάνοντας την αντίσταση του υλικού στην πλαστική παραμόρφωση. Αυτό οδηγεί σε σκλήρυνση εργασίας, η οποία αυξάνει τη δύναμη θραύσης του σύρματος και την αντοχή σε εφελκυσμό. Ωστόσο, η υπερβολική σκλήρυνση εργασίας μειώνει τις τιμές σκληρότητας, κάμψης και συστροφής του σύρματος και σε σοβαρές περιπτώσεις, γίνεται εύθραυστο, με πολύ χαμηλή απόδοση κάμψης.
Ταχύτητα τραβήγματος: Η ταχύτητα τραβήγματος είναι ένας κρίσιμος παράγοντας στη διαδικασία παραγωγής επεξεργασίας μετάλλων και έχει σημαντικό αντίκτυπο στην απόδοση του παραμορφωμένου μετάλλου. Ο ρυθμός παραμόρφωσης αναφέρεται στον ρυθμό μεταβολής της παραμόρφωσης ή στον σχετικό όγκο μετατόπισης ανά μονάδα χρόνου. Τα κράματα τιτανίου είναι ευαίσθητα στον ρυθμό παραμόρφωσης και οι διαφορετικές ταχύτητες παραμόρφωσης επηρεάζουν σημαντικά την πλαστικότητα και την απόδοση παραμόρφωσής τους. Κάτω από τις ίδιες συνθήκες σχεδίασης, η αύξηση της ταχύτητας τραβήγματος μπορεί να βελτιώσει την παραγωγικότητα της εργασίας και να εξοικονομήσει ενέργεια, αλλά πρέπει να διασφαλιστεί η ποιότητα του σύρματος και η ομαλότητα της διαδικασίας τραβήγματος.
