टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातुओं की मुक्त फोर्जिंग प्रक्रिया का विश्लेषण

टाइटेनियम मिश्र धातु वर्तमान में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों में उच्चतम विशिष्ट शक्ति वाली सामग्रियों में से एक है। इसमें मजबूत संक्षारण प्रतिरोध, उच्च शक्ति, कम घनत्व और स्थिर मध्यम तापमान प्रदर्शन जैसे उत्कृष्ट गुणों की एक श्रृंखला है। इसका व्यापक रूप से एयरोस्पेस उद्योग, बायोमेडिसिन, पेट्रोलियम उद्योग और परमाणु ऊर्जा में उपयोग किया जाता है। यह उच्च तकनीक वाले क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातुओं की गर्म कार्य प्रक्रिया में, मुक्त फोर्जिंग मुख्य प्रसंस्करण विधियों में से एक है। एक उदाहरण के रूप में टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातु सलाखों को लेते हुए, मुक्त फोर्जिंग मध्यवर्ती प्रक्रियाओं में समाप्त सलाखों और रिक्त स्थान को संसाधित कर सकता है। मध्यवर्ती रिक्त के रूप में, यह एक ऐसी सामग्री है जो फोर्जिंग और रोलिंग जैसे बाद के प्रसंस्करण के लिए एक निश्चित आकार, एक निश्चित आकार, एक निश्चित संरचना और गुण प्रदान करती है। तैयार उत्पाद के लिए, न केवल सामग्री के संगठन और प्रदर्शन को कड़ाई से नियंत्रित किया जाना चाहिए, बल्कि आकार और सतह की गुणवत्ता भी आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिए, और उनमें से कोई भी वितरित नहीं किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, Φ152 प्लस 3/-0×2000mm की एक निश्चित लंबाई वाली बार को केवल इसलिए डिलीवर नहीं किया जा सकता है क्योंकि एक दरार की मरम्मत की जाती है और 2mm तक सहनशीलता से बाहर हो जाती है। यद्यपि इसका उपयोग अन्य उद्देश्यों के लिए किया जा सकता है, यह प्रसव के समय को प्रभावित करता है। वास्तविक उत्पादन प्रक्रिया में, ऐसे उदाहरण असामान्य नहीं हैं। इसलिए, सामग्री की सूक्ष्म संरचना, गुण और सतह की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए सही प्रक्रिया मार्ग और उचित फोर्जिंग विधि को कैसे अपनाया जाए, विशेष रूप से सूक्ष्म संरचना या सतह पर गहरी दरारें और सिलवटों की उपस्थिति के कारण घटिया प्रदर्शन से फोर्जिंग को रोकने के लिए। अत्यधिक आकार में, एक इंजीनियरिंग तकनीक बन गई है। शोध के विषयों में से एक।

मुफ्त फोर्जिंग उपकरण और मुख्य तरीके

वर्तमान वास्तविक उत्पादन में, मुक्त फोर्जिंग के लिए आमतौर पर उपयोग की जाने वाली हीटिंग भट्टियों में कोयला भट्टी, प्राकृतिक गैस भट्टी, विद्युत भट्टी आदि शामिल हैं। पहली दो हीटिंग भट्टियां आमतौर पर पिंड खोलने के लिए उपयोग की जाती हैं। क्योंकि इलेक्ट्रिक भट्टी के ताप तापमान को नियंत्रित करना आसान होता है, सटीकता अधिक होती है (आमतौर पर ± 10 डिग्री), और प्रदूषण की डिग्री छोटी होती है, तैयार उत्पाद से पहले हीटिंग आम तौर पर एक इलेक्ट्रिक भट्ठी का उपयोग करता है। फोर्जिंग उपकरण में फोर्जिंग हैमर, हाइड्रोलिक प्रेस, फास्ट फोर्जिंग मशीन आदि शामिल हैं। मुक्त फोर्जिंग टाइटेनियम और टाइटेनियम मिश्र धातु सलाखों के मूल तरीके ड्राइंग और अपसेटिंग, या ड्राइंग और अपसेटिंग का संयोजन हैं। बेशक, छोटे आकार के बार जैसे 12, 20, आदि के लिए रोलिंग की आवश्यकता होती है, जिसे यहां पेश नहीं किया जाएगा।

1. बाहर खींचो

धातुओं का प्लास्टिक विरूपण आयतन अपरिवर्तन के नियम और कम से कम प्रतिरोध के नियम का पालन करता है। ड्राइंग करते समय, रिक्त स्थान की लंबाई लंबी हो जाती है और क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र छोटा हो जाता है। प्रक्रिया को मोटे तौर पर तीन चरणों में विभाजित किया गया है: ड्राइंग, चम्फरिंग और राउंडिंग। ड्राइंग करते समय, खिला राशि बहुत बड़ी नहीं होनी चाहिए, और आम तौर पर रिक्त की चौड़ाई से कम होनी चाहिए। इस समय रिक्त स्थान के साथ धातु का अनुदैर्ध्य प्रवाह पार्श्व प्रवाह से अधिक होता है। इसके विपरीत, रिक्त के साथ धातु का पार्श्व प्रवाह अनुदैर्ध्य प्रवाह से अधिक होता है, जिससे ड्राइंग दक्षता कम हो जाती है। उसी समय, एकतरफा दबाने की मात्रा खिला राशि के बराबर या उससे कम होनी चाहिए, अन्यथा सिलवटों का निर्माण होगा। इसके अलावा, फोर्जिंग हैमर के ऊपरी और निचले एविल के किनारों को गोल किया जाना चाहिए, अन्यथा तह भी हो जाएगा। चम्फरिंग करते समय, फोर्जिंग हथौड़े का हड़ताली बल हल्का होना चाहिए ताकि बिलेट के केंद्र और अंत में दरारें न हों, और चम्फरिंग समय पर होनी चाहिए, अन्यथा, तेजी से कमी के कारण किनारों और कोनों पर दरारें आसानी से हो सकती हैं। किनारे का तापमान। जब फोर्जिंग जाली होने लगती है, तो भट्ठी के टर्नओवर के कारण तापमान गिर जाता है। इस समय हथौड़ा हल्का और तेज होना चाहिए। तापमान बढ़ने के बाद भारी हथौड़े को धीरे-धीरे पीटना चाहिए। फोर्जिंग के बाद के चरण में, बड़े तापमान में गिरावट के कारण, हथौड़ा हल्का और तेज होना चाहिए। अन्यथा, फोर्जिंग को तेजी से पीटा जाना चाहिए। सतह को तोड़ना आसान है, और यहां तक ​​कि आंतरिक दरारें भी होती हैं।

वास्तविक उत्पादन में, तनाव की स्थिति को बदलकर सामग्री की सहनशीलता को भी बदला जा सकता है। यदि लंबाई को खींचने के लिए सपाट निहाई का उपयोग किया जाता है, तो निचली निहाई को वी-आकार की निहाई में बदला जा सकता है। रिक्त के किनारे पर संपीड़ित तनाव के प्रभाव के कारण, रिक्त के मूल में तन्यता तनाव को कम किया जा सकता है और दरारों से बचा जा सकता है। Baoji Xinglong Titanium Industry Co., Ltd. अपनी 1600T फास्ट फोर्जिंग मशीन के निचले हिस्से में विभिन्न विशिष्टताओं के तैयार और अर्ध-तैयार बार बनाने के लिए V-आकार की एविल का उपयोग करता है, और सामग्री की उपज में प्रभावी रूप से सुधार किया गया है।

2. परेशान करना

During upsetting, the height of the blank becomes smaller and the cross-sectional area becomes larger. When the amount of deformation is large, the defects such as dendrites and segregation in the center of the billet can be broken more than the elongation, so as to achieve the purpose of improving the structure. During upsetting, the forgings are subjected to axial compressive stress, but there is a maximum shear stress at an angle of 45 degrees to the axis, so oblique cracks are prone to occur along this direction. Occasionally, longitudinal cracks can also occur due to tensile stress. When the upsetting ratio H0/D0 (that is, the ratio of the height to the diameter of the blank) = 3, if the hammering force is insufficient, the two ends of the blank will have a double drum shape. At this time, it should be rounded first. . Sometimes, in order to make the end face flush, the blank should rotate properly in the horizontal direction while the hammer head is pressed down. When H0/D0>3, अनुदैर्ध्य झुकाव होगा, जिसे पहले सीधा किया जाना चाहिए और फिर परेशान होना चाहिए। सामान्य तौर पर, परेशान करने वाली प्रक्रिया में, H0/D0<3, and="" it="" is="" best="" to="" be="" in="" the="" range="" of="">

सूक्ष्म संरचना और गुणों पर मुक्त फोर्जिंग का प्रभाव

वास्तविक उत्पादन प्रक्रिया में, बार का व्यास छोटे से बड़े, लगभग 10 मिमी जितना छोटा और 300 मिमी या उससे भी बड़ा होता है। विभिन्न विशिष्टताओं की सामग्री विभिन्न प्रसंस्करण मार्गों को निर्धारित करती है। बड़े व्यास और उच्च प्रदर्शन मानकों वाली सामग्रियों के लिए, यदि पिंड को आवश्यक व्यास के साथ एक बार में एकल-विस्तारित किया जाता है, तो सामग्री का विरूपण बेहद असमान और अपर्याप्त होगा, जिसके परिणामस्वरूप अस-कास्ट संरचना का अपर्याप्त विखंडन होगा। संरचना असमान है, अनाज मोटे हैं, और सामग्री का प्रदर्शन मानक तक नहीं है। इसलिए, बड़े आकार के सलाखों को संसाधित करते समय, सामग्री को पूरी तरह से विकृत करने के लिए, संरचना एक समान होती है, और अनाज का आकार परिष्कृत होता है, ताकि सामग्री के व्यापक प्रदर्शन में सुधार के लिए, ड्राइंग और परेशान करने का संयोजन अक्सर उपयोग किया जाता है बार-बार, और परेशान करने वाला अक्सर उलट जाता है।

फोर्जिंग प्रक्रिया में विरूपण तापमान, विरूपण गति और विरूपण डिग्री बहुत महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं, जो सूक्ष्म संरचना और सामग्री के गुणों में निर्णायक भूमिका निभाते हैं। विरूपण तापमान में दो पहलू शामिल हैं। फोर्जिंग के बाद संरचना सुनिश्चित करने के लिए एक निश्चित चरण क्षेत्र में हीटिंग और फोर्जिंग सुनिश्चित करने के लिए उचित ताप तापमान सुनिश्चित करना आवश्यक है। इसी समय, अंतिम फोर्जिंग तापमान को भी सख्ती से नियंत्रित किया जाना चाहिए। फोर्जिंग दरारें, यहां तक ​​​​कि आंतरिक दरारें भी बनती हैं, और दोष का पता लगाना संतोषजनक नहीं है और इसे खत्म कर दिया जाता है; अंतिम फोर्जिंग तापमान बहुत अधिक है, स्थिर पुन: क्रिस्टलीकरण के कारण, यह मोटे ढांचे का कारण होगा और प्रदर्शन को कम करेगा। उदाहरण के लिए, TC4 टाइटेनियम मिश्र धातु समाप्त सलाखों के लिए, तैयार उत्पाद से पहले एक-अग्नि से दो-अग्नि फोर्जिंग को गर्म किया जाना चाहिए और प्लस दो-चरण क्षेत्र में जाली होना चाहिए। , तीन-राज्य संरचना के रूप में जाना जाता है, जो सामग्री के व्यापक गुणों जैसे ताकत और प्लास्टिसिटी को निर्धारित करता है। छोटे फोर्जिंग हथौड़ा के साथ छोटे फोर्जिंग करते समय, अत्यधिक विरूपण गति के कारण तापमान में वृद्धि ध्यान देने योग्य है। यदि फोर्जिंग प्रक्रिया के दौरान तापमान बढ़ता है या हीटिंग के दौरान हीटिंग बॉडी के बहुत करीब है, तो स्थानीय तापमान प्लस / फेज ट्रांजिशन पॉइंट से अधिक हो जाता है, यह संरचना को खराब कर देगा, जैसा कि चित्र बी में दिखाया गया है, सीधा है, अनाज मोटे हैं, और वहाँ अनाज की सीमा है, जिसे सुपरहीटेड संरचना कहा जाता है, जो सामग्री के प्रदर्शन को बहुत कम कर देता है। विरूपण गति भी महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, हाइड्रोलिक प्रेस के साथ फोर्जिंग के दौरान विरूपण की गति बहुत धीमी होती है, और फोर्जिंग प्रक्रिया के दौरान गतिशील क्रिस्टलीकरण होगा, जो प्रसंस्करण प्लास्टिसिटी में सुधार करने के लिए फायदेमंद है। हालांकि, फोर्जिंग हथौड़ा के साथ फोर्जिंग करते समय, विरूपण की गति तेज होती है। उच्च विरूपण गति पर, गतिशील पुन: क्रिस्टलीकरण करने में अक्सर बहुत देर हो जाती है, जिससे विरूपण प्रतिरोध में वृद्धि होगी। उचित विरूपण गति न तो फोर्जिंग के तापमान को संरचना की गिरावट को रोकने के लिए बहुत अधिक वृद्धि करेगी, न ही तापमान में बहुत कमी आएगी, जिसके लिए फोर्जिंग हथौड़ा के वजन और समय की उचित नियंत्रण की आवश्यकता होती है।

फोर्जिंग की संरचना और गुणों पर विरूपण के आकार का भी बहुत महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। जब पिंड खोला जाता है, तो कास्टिंग संरचना (डेंड्राइट्स, स्तंभ क्रिस्टल, समावेशन, अलगाव, छिद्र, ढीलापन, आदि) को तोड़ने और सुधारने के लिए विरूपण की मात्रा में वृद्धि की जानी चाहिए, आम तौर पर 70 प्रतिशत -80 प्रतिशत। . जब तैयार उत्पाद जाली होता है, तो विरूपण बहुत छोटा नहीं होना चाहिए, आम तौर पर 50 प्रतिशत से कम नहीं, अन्यथा बारीक संरचना प्राप्त नहीं होगी, और यह बहुत बड़ी नहीं होनी चाहिए, अन्यथा फोर्जिंग की सतह की गुणवत्ता होगी बिगड़ गया। बेशक, अगर अंतिम आग की विरूपण मात्रा पर्याप्त नहीं है, तो तापमान को उचित रूप से कम किया जा सकता है, और एक बेहतर संरचना भी प्राप्त की जा सकती है।

प्रक्रिया संगठन निर्धारित करती है, और संगठन प्रदर्शन निर्धारित करता है। वास्तविक उत्पादन में, यह सुनिश्चित करने के लिए विभिन्न कारकों पर व्यापक रूप से विचार किया जाना चाहिए कि फोर्जिंग सामग्री (या फोर्जिंग) जिसमें एक निश्चित मात्रा में विरूपण हुआ है, में आवश्यक संरचना और गुण हो सकते हैं।

संक्षेप

1) मुक्त फोर्जिंग प्रक्रिया के दौरान, फोर्जिंग अनुपात, कमी राशि, फ़ीड राशि, प्रारंभिक फोर्जिंग तापमान, अंतिम फोर्जिंग तापमान और हथौड़ा की आवृत्ति और वजन को बेहतर ढंग से नियंत्रित किया जाता है, जो प्रभावी रूप से दरार की घटना को रोक सकता है और तह;

2) आवश्यक चरण क्षेत्र में, एक निश्चित मात्रा में समान प्राथमिक प्लस परिवर्तन के साथ संरचना निर्दिष्ट विरूपण सीमा के भीतर एक उपयुक्त विरूपण दर के साथ प्राप्त की जा सकती है, और व्यापक प्रदर्शन अच्छा है।

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