שישה גורמים המשפיעים על זרימת מתכות במהלך שחול של חומרי סגסוגת טיטניום

שישה גורמים המשפיעים על זרימת מתכות במהלך שחול של חומרי סגסוגת טיטניום

המוליכות התרמית של מוט טיטניום ומוט מסגסוגת טיטניום נמוכה, מה שיגרום להפרש טמפרטורה עצום בין שכבת פני השטח לשכבה הפנימית במהלך שחול חם. כאשר הטמפרטורה של גליל האקסטרוזיה היא 400 מעלות, הפרש הטמפרטורה יכול להגיע ל-200 ~ 250 מעלות. תחת ההשפעה המשותפת של חיזוק יניקת האוויר והפרש הטמפרטורות הגדול בקטע הבילט, המתכת על פני השטח ובמרכז הבילט מייצרת תכונות חוזק ותכונות פלסטיות שונות מאוד, מה שיגרום לעיוות מאוד לא אחיד במהלך תהליך האקסטרוזיה. מתח מתיחה נוסף גדול נוצר באמצע, שהופך למקור סדקים וסדקים על פני המוצר שחולץ. תהליך האקסטרוזיה החמה של מוטות טיטניום ומוצרי מוט מסגסוגת טיטניום מסובך יותר מזה של סגסוגות אלומיניום, סגסוגות נחושת ואפילו פלדה, אשר נקבע על ידי התכונות הפיזיקליות והכימיות המיוחדות של מוטות טיטניום ומוטות סגסוגת טיטניום.

המחקר על דינמיקת זרימת מתכות של סגסוגות טיטניום תעשייתיות מראה שבאזור הטמפרטורה התואם למצבי הפאזה השונים של כל סגסוגת, התנהגות הזרימה של מתכות שונה מאוד. לכן, אחד הגורמים העיקריים המשפיעים על מאפייני זרימת האקסטרוזיה של מוטות טיטניום ומוטות סגסוגת טיטניום הוא טמפרטורת חימום הבילט שקובעת את מצב המעבר של שלב המתכת. זרימת מתכת אחידה יותר כאשר היא מוחקת בטמפרטורה של אזור הפאזה a או פלוס P מאשר בטמפרטורה של אזור הפאזה p. קשה מאוד להשיג איכות פני שטח גבוהה עבור מוצרים שחולצו. עד כה, תהליך האקסטרוזיה של מוטות סגסוגת טיטניום היה צריך להשתמש בחומרי סיכה. הסיבה העיקרית היא שטיטניום יווצר אוטקטיקה אוטקטית עם חומרי תבנית סגסוגת מבוססי ברזל או ניקל בטמפרטורות של 980 מעלות ו-1030 מעלות, מה שיגרום לבלאי חמור בתבנית.

הגורמים העיקריים המשפיעים על זרימת המתכת במהלך האקסטרוזיה:

1) שיטת שחול. לשיחול הפוך יש זרימת מתכת אחידה יותר מאשר שחול קדימה, לשחול קר יש זרימת מתכת אחידה יותר מהשחול חם, ולשיחול משומן יש זרימת מתכת אחידה יותר משיחול לא משומן. השפעת שיטת האקסטרוזיה מושגת על ידי שינוי תנאי החיכוך.

2) מהירות שחול. ככל שמהירות האקסטרוזיה עולה, חוסר ההומוגניות של זרימת המתכת עולה.

3) טמפרטורת שחול. הזרימה הלא אחידה של המתכת מתעצמת כאשר טמפרטורת האקסטרוזיה עולה והתנגדות העיוות של הבילט פוחתת. במהלך תהליך האקסטרוזיה, אם טמפרטורת החימום של גליל האקסטרוזיה והתבנית נמוכה מדי, והפרש טמפרטורת המתכת בין השכבה החיצונית לשכבה המרכזית גדול, חוסר האחידות של זרימת המתכת תגדל. ככל שהמוליכות התרמית של המתכת טובה יותר, כך התפלגות הטמפרטורה על פני הקצה של הבילט אחידה יותר.

4) חוזק מתכת. כאשר תנאים אחרים שווים, ככל שחוזק המתכת גבוה יותר, כך זרימת המתכת אחידה יותר.

5) זווית עובש. ככל שזווית התבנית גדולה יותר (כלומר, הזווית בין קצה התבנית לציר המרכזי), כך נזילות המתכת לא אחידה יותר. כאשר משתמשים בתבנית רב-חורים לשחול, חורי התבנית מסודרים בצורה סבירה, וזרימת המתכת נוטה להיות אחידה.

6) דרגת דפורמציה. אם מידת העיוות גדולה מדי או קטנה מדי, זרימת המתכת תהיה לא אחידה.