Analyse van titaniumextrusie: sleutelfactoren die de metaalstroom beïnvloeden

Hete extrusie speelt daarbij een cruciale roltitanium materiaalverwerking. De unieke fysisch-chemische eigenschappen van titanium en titaniumlegeringen maken dit proces echter veel complexer dan dat van aluminiumlegeringen, koperlegeringen of zelfs staal. De uniformiteit van de metaalstroom heeft rechtstreeks invloed op de kwaliteit van geëxtrudeerde producten. Vandaag zullen we dieper ingaan op de belangrijkste factoren die de metaalstroom beïnvloeden tijdens de extrusie van titaniummateriaal.

 

 

De uitdagingen die voortkomen uit de inherente eigenschappen van titanium

 

Titaniumstaven en knuppels van titaniumlegeringen hebben een lage thermische geleidbaarheid, een kenmerk dat aanzienlijke uitdagingen met zich meebrengt tijdens hete extrusie. Wanneer de temperatuur van het extrusievat 400 graden Celsius bereikt, kan het temperatuurverschil tussen het oppervlak en de binnenlagen van de knuppel 200-250 graden Celsius bereiken. In combinatie met het effect van de gasabsorptieversterking vertoont het metaal op het oppervlak en in het midden van de knuppel aanzienlijke verschillen in sterkte en plasticiteit, wat resulteert in extreem ongelijkmatige vervorming tijdens extrusie. Dit leidt tot aanzienlijke extra trekspanningen op de oppervlaktelaag, wat de hoofdoorzaak is van scheuren en scheuren op het oppervlak van geëxtrudeerde producten.

 

Bovendien vormt titaniummateriaal bij 980 graden en 1030 graden een smeltbaar eutectisch materiaal met matrijsmaterialen op basis van ijzer{2}} of nikkel-, waardoor ernstige slijtage aan de matrijs ontstaat. Daarom zijn er momenteel smeermiddelen nodig voor de extrusie van staven van titaniumlegering.

 

Kernfactoren die de metaalstroom beïnvloeden

 

Extrusiemethode

Verschillende extrusiemethoden hebben een aanzienlijke invloed op de uniformiteit van de metaalstroom:

Omgekeerde extrusie is superieur aan voorwaartse extrusie omdat het de richting en de mate van wrijving tussen het metaal en de extrusiecilinder verandert, waardoor de wrijvingsweerstand tegen metaalstroming wordt verminderd en een soepelere stroming mogelijk wordt gemaakt.

Koude extrusie resulteert in een meer uniforme metaalstroom dan warme extrusie. Tijdens koude extrusie bevindt het metaal zich in een koude toestand, met een hoge vervormingsweerstand maar een stabiele interne korrelstructuur, wat leidt tot relatief uniforme vervorming over verschillende onderdelen. Tijdens hete extrusie heeft het metaal een hoge temperatuur, waardoor de vervormingsweerstand afneemt, maar een ongelijkmatige temperatuurverdeling kan gemakkelijk tot een ongelijkmatige stroming leiden.

 

Gesmeerde extrusie is beter dan ongesmeerde extrusie. Het smeermiddel vormt een smeerfilm tussen het metaal en de mal, waardoor wrijving en weerstand worden verminderd, wat resulteert in een meer uniforme metaalstroom. Daarom beïnvloedt de extrusiemethode voornamelijk de metaalstroom door de wrijvingsomstandigheden te veranderen.

 

Extrusiesnelheid

Het verhogen van de extrusiesnelheid verergert de oneffenheden van de metaalstroom. Dit komt omdat een te hoge snelheid verhindert dat het metaal volledig vervormt en de stroming ervan coördineert, wat leidt tot een ongelijkmatige interne spanningsverdeling. Tijdens extrusie op hoge-snelheid stroomt het metaal nabij de binnenwand van de extrusiecilinder bijvoorbeeld langzaam vanwege de hoge wrijving, terwijl het metaal in het midden snel stroomt, waardoor een aanzienlijk verschil ontstaat.

 

Extrusietemperatuur

Een sleutelfactor is dat een hogere extrusietemperatuur de vervormingsweerstand van de knuppel vermindert, maar de ongelijkmatige metaalstroom verergert. Als de extrusiecilinder en de matrijs te laag worden verwarmd, neemt het temperatuurverschil tussen de buitenste en binnenste lagen toe, waardoor de ongelijkmatige stroming verder wordt verergerd. Omdat de plasticiteit en sterkte van het metaal bij verschillende temperaturen verschillen, vertonen gebieden met hoge- temperaturen een betere plasticiteit en snellere vloei, terwijl gebieden met lage- temperaturen het tegenovergestelde laten zien. Bovendien geldt dat hoe beter de thermische geleidbaarheid van het metaal is, des te uniformer de temperatuurverdeling op het eindvlak van de knuppel, wat resulteert in een meer uniforme metaalstroom.

 

Metalen sterkte

Onder dezelfde omstandigheden leidt een hogere metaalsterkte tot een meer uniforme stroming. Hoog-metalen hebben een sterke interne korrelhechting, waardoor ze beter spanning overbrengen en gecoördineerde vervorming over verschillende onderdelen mogelijk maken; Metalen met lage-sterkte zijn vanwege de zwakke korrelhechting gevoelig voor plaatselijke ongelijkmatige vervorming.

 

Sterfhoek

De matrijshoek (de hoek tussen het eindvlak van de matrijs en de centrale as) heeft een aanzienlijke invloed op de vloeibaarheid van metaal. Een grotere matrijshoek resulteert in een meer ongelijkmatige metaalstroom. Dit komt omdat een grote matrijshoek een ongelijkmatige weerstandsverdeling veroorzaakt wanneer het metaal door de matrijs gaat; het metaal nabij de binnenwand van de matrijs ondervindt meer weerstand en stroomt langzamer, terwijl het midden het tegenovergestelde ervaart. Als u echter een matrijs met meerdere-gaten voor extrusie gebruikt en de matrijsgaten redelijk zijn gerangschikt, kan de metaalstroom in elk gat uniformer worden, waardoor de algehele stroom wordt verbeterd.

 

Vervormingsgraad

Zowel overmatige als onvoldoende vervormingsgraden leiden tot een ongelijkmatige metaalstroom. Als de vervormingsgraad te klein is, is de interne spanning van het metaal laag, onvoldoende om voldoende vloeiing te bevorderen, wat gemakkelijk resulteert in gelokaliseerde gebieden zonder vervorming of onvoldoende vervorming. Als de vervormingsgraad te groot is, is de interne spanning te hoog, wat leidt tot defecten zoals scheuren in het metaal. Bovendien stroomt het metaal nabij de vervormingszone sneller dan dat verder weg.