Analysera titanextrudering: nyckelfaktorer som påverkar metallflödet

Het extrudering spelar en avgörande roll ititanmaterialbearbetning. Men de unika fysikalisk-kemiska egenskaperna hos titan och titanlegeringar gör denna process mycket mer komplex än den för aluminiumlegeringar, kopparlegeringar eller till och med stål. Likformigheten i metallflödet påverkar direkt kvaliteten på extruderade produkter. Idag kommer vi att fördjupa oss i nyckelfaktorerna som påverkar metallflödet under extrudering av titanmaterial.

 

 

Utmaningarna som uppstår från Titans inneboende egenskaper

 

Titanstavar och ämnen av titanlegering har låg värmeledningsförmåga, en egenskap som utgör betydande utmaningar under varmextrudering. När extruderingstrummans temperatur når 400 grader Celsius kan temperaturskillnaden mellan ytan och inre skikten av ämnet nå 200-250 grader Celsius. Tillsammans med effekten av gasabsorptionsförstärkning uppvisar metallen på ytan och i mitten av ämnet betydande skillnader i styrka och plasticitet, vilket resulterar i extremt ojämn deformation under extrudering. Detta leder till avsevärd ytterligare dragspänning på ytskiktet, vilket är grundorsaken till sprickor och sprickor på ytan av extruderade produkter.

 

Dessutom bildar titanmaterial, vid 980 grader och 1030 grader, ett smältbart eutektikum med järn-baserade eller nickel-baserade legeringsmaterial, vilket orsakar allvarligt mögelslitage. Därför krävs för närvarande smörjmedel för extrudering av titanlegeringsstänger.

 

Kärnfaktorer som påverkar metallflödet

 

Extruderingsmetod

Olika extruderingsmetoder påverkar avsevärt enhetligheten i metallflödet:

Omvänd extrudering är överlägsen främre extrudering eftersom den ändrar riktningen och graden av friktion mellan metallen och extruderingscylindern, vilket minskar friktionsmotståndet mot metallflöde och möjliggör jämnare flöde.

Kallsträngsprutning ger ett jämnare metallflöde än varmsträngsprutning. Under kall extrudering är metallen i kallt tillstånd, med hög deformationsbeständighet men en stabil inre kornstruktur, vilket leder till relativt jämn deformation över olika delar. Vid varmpressning har metallen en hög temperatur, vilket minskar deformationsmotståndet, men ojämn temperaturfördelning kan lätt leda till ojämnt flöde.

 

Smörjt extrudering är bättre än osmord extrudering. Smörjmedlet bildar en smörjande film mellan metallen och formen, vilket minskar friktionen och motståndet, vilket resulterar i ett jämnare metallflöde. Därför påverkar extruderingsmetoden i första hand metallflödet genom att ändra friktionsförhållandena.

 

Extruderingshastighet

Att öka extruderingshastigheten förvärrar ojämnheten i metallflödet. Detta beror på att överdriven hastighet hindrar metallen från att helt deformeras och koordinera dess flöde, vilket leder till ojämn intern spänningsfördelning. Till exempel, under hög-extrudering, flyter metallen nära den inre väggen av extruderingscylindern långsamt på grund av hög friktion, medan metallen i mitten flyter snabbt, vilket skapar en betydande skillnad.

 

Extruderingstemperatur

Som en nyckelfaktor minskar ökad extruderingstemperatur ämnets deformationsmotstånd men förvärrar ojämnt metallflöde. Om extruderingscylindern och formen värms upp för lågt ökar temperaturskillnaden mellan de yttre och inre skikten, vilket ytterligare förvärrar det ojämna flödet. Eftersom metallens plasticitet och styrka skiljer sig vid olika temperaturer uppvisar områden med hög-temperatur bättre plasticitet och snabbare flöde, medan områden med låga-temperaturer visar motsatsen. Ju bättre metallens värmeledningsförmåga är, desto jämnare blir temperaturfördelningen på ämnets ändyta, vilket resulterar i mer enhetligt metallflöde.

 

Metallstyrka

Under samma förhållanden leder högre metallhållfasthet till jämnare flöde. Metaller med hög-hållfasthet har stark inre kornbindning, bättre överföring av spänningar och möjliggör koordinerad deformation över olika delar; metaller med låg-hållfasthet, på grund av svag kornbindning, är benägna att lokaliseras ojämn deformation.

 

Die vinkel

Formvinkeln (vinkeln mellan dynans ändyta och den centrala axeln) har en betydande inverkan på metallens flytbarhet. En större formvinkel resulterar i mer ojämnt metallflöde. Detta beror på att en stor formvinkel orsakar ojämn resistansfördelning när metallen passerar genom formen; metallen nära den inre väggen av formen upplever större motstånd och flyter långsammare, medan mitten upplever det motsatta. Men när man använder en fler-hålsform för extrudering, om formhålen är anordnade på ett rimligt sätt, kan metallflödet i varje hål bli mer enhetligt, vilket förbättrar det totala flödet.

 

Deformationsgrad

Både överdrivna och otillräckliga deformationsgrader leder till ojämnt metallflöde. Om deformationsgraden är för liten är metallens inre spänning låg, otillräcklig för att främja tillräckligt flöde, vilket lätt resulterar i lokaliserade områden utan deformation eller otillräcklig deformation. Om deformationsgraden är för stor är den inre spänningen för hög, vilket leder till defekter som sprickor i metallen. Dessutom flyter metallen nära deformationszonen snabbare än den längre bort.