Анализ качества поверхности стержней из титанового сплава ТС4 и технология контроля образования трещин при холодном изгибе - Блог

Титановый сплав GR5, обладающий выдающимися комплексными механическими свойствами как при комнатной температуре, так и при высоких температурах, является основным материалом, используемым для изготовления основных компонентов, таких как детали конструкции самолетов, лопасти вентиляторов и барабанные трубы. На его долю приходится более 50% общего использования титановых сплавов в аэрокосмической отрасли. В аэрокосмических самолетах с большими переменными поперечными нагрузками-поперечной нагрузкой-несущими компонентами и крепежными деталями предъявляются чрезвычайно высокие требования к характеристикам прочности стержней из исходного материала на излом под напряжением. Он должен обладать превосходной стойкостью к возникновению и распространению трещин, а также быть в состоянии эффективно избегать риска разрушения конструкции в условиях высокой концентрации напряжений. При холодной высадке крепежа из титановых сплавов шероховатость поверхности и величина деформации сжатия прутков сырья напрямую определяют качество холодной высадки, состояние дефектов поверхности и надежность готового изделия.

По сравнению с процессом горячей штамповки, холодная штамповка титановых сплавов имеет значительные преимущества, такие как оптимизированные процессы, высокий коэффициент использования материала, отличный эффект упрочнения деформацией и низкие производственные затраты. Общая эффективность производства и экономические показатели улучшаются в 1–2 раза по сравнению с традиционным процессом ковки, и он стал основным методом формования болтов, заклепок и прецизионных крепежных изделий из титановых сплавов для аэрокосмической отрасли. Однако в отрасли еще не сформирован единый стандарт оценки для определения поверхностных дефектов микро-трещин после холодной высадки титановых сплавов, что приводит к отсутствию систематической основы для согласования параметров процесса, контроля качества поверхности и контроля стабильности формования в процессе производства. Поэтому углубленное исследование законов корреляции между шероховатостью поверхности, степенью сжатия и микротрещинами холодной высадки прутков из титанового сплава Г5 имеет большое значение для оптимизации процесса холодной высадки и повышения качества формовки авиационно-космического крепежа. В этом техническом исследовании в качестве тестовых объектов используются различные характеристики отожженных холоднотянутых титановых прутков Gr5, систематически анализируется микроструктура, фазовая структура и механические свойства сырья, сочетаются оптическая микроскопия, обнаружение сканирующей электронной микроскопии и моделирование методом конечных элементов для восстановления всего процесса эволюции микроструктуры, распределения напряжений и характеристик фазового превращения изотермической полосы сдвига титанового сплава Gr5 во время холодной деформации, а также точно выясняются механизмы влияния состояния поверхности и параметров деформации. по дефектам формирования холодной высадки.

Для испытания были выбраны стержни из титанового сплава GR5 размером 6,5 мм-, которые подвергались только токарной обработке и не подвергались тонкому шлифованию, для сравнительного испытания холодной высадки. При степени сжатия 60 % видимых макроскопических трещин на образце в целом не наблюдалось, общая целостность образовавшейся выпуклой поверхности была хорошей. Однако при наблюдении с помощью электронной микроскопии с большим-увеличением можно было ясно наблюдать, что типичные поверхностные микро-трещины под углом 45 градусов появились на выпуклой стороне большой области деформации холодной высадки, что относится к типичным микродефектам сдвигового-типа при холодной деформации титанового сплава. Большой объем данных испытаний показывает, что когда шероховатость поверхности стержней из титанового сплава ГР5 контролируется в разумных пределах, с шероховатостью Ra менее или равной 0,6 и степенью сжатия при формовке не более 75%, изделия холодной высадки не имеют каких-либо макроскопических дефектов трещин, общий контур формования правильный, а деформация равномерная и стабильная. Даже без макроскопических дефектов в условиях микроскопического наблюдения с большим-увеличением на выпуклой стороне головки холодной высадки все еще появляется правильная 45-градусная морфология микротрещин, что является типичной микроскопической особенностью холодной штамповки титанового сплава при большой деформации сжатия.

С точки зрения механизма процесса холодная высадка титановых сплавов представляет собой процесс, включающий сильное сжимающее напряжение и большую пластическую деформацию. Структура микро-шероховатостей на поверхности сырья будет образовывать локальную концентрацию напряжений в процессе деформации. По мере увеличения степени сжатия градиент напряжений на поверхности постоянно усиливается, и в конечном итоге в направлении максимального напряжения сдвига образуются микротрещины под углом 45 градусов. Хотя эти микро-трещины не являются макроскопическими разрушениями, они напрямую влияют на качество поверхности, усталостную прочность и эксплуатационную стабильность авиационных крепежных изделий и являются невидимыми дефектами, которые необходимо точно контролировать в процессе производства высококачественных- крепежных изделий из авиационно-космического титана.

Это исследование процесса четко подтвердило соответствие между качеством поверхности сырья и параметрами формования, а также прояснило безопасный диапазон процесса для холодной высадки титанового сплава Gr5. Он предоставляет надежные экспериментальные данные и теоретическую поддержку отрасли для создания единого стандарта оценки микро-трещин, оптимизации процесса производства холодной высадки и точного контроля качества готовой продукции. Строго контролируя шероховатость поверхности титанового стержня и научно согласовывая параметры деформации сжатия, он может эффективно подавлять образование микро-трещин при холодной высадке, стабильно повышать точность формовки и эксплуатационную надежность крепежных деталей из титанового сплава аэрокосмической-класса Gr5, а также обеспечивать ключевую технологическую основу для крупномасштабного-и высококачественного-производства холодной штамповки высококачественных-застежек из аэрокосмического титана.

Specialty Grade 5 Titanium Rod for aerospace and medical supplier Grade 5 Titanium Rod Factory