فناوری آهنگری و طراحی ابزار آلیاژ تیتانیوم GR5

آلیاژ تیتانیوم دارای خواص جامع عالی مانند چگالی کم، مقاومت ویژه بالا، مقاومت در برابر دمای بالا، مقاومت در برابر خوردگی و خواص غیر مغناطیسی است. آهنگرهای آلیاژ تیتانیوم نه تنها به طور گسترده در تولید هوانوردی و هوا فضا استفاده می شود، بلکه در کشتی سازی، صنایع شیمیایی، صنعت خودرو و تجهیزات پزشکی و سایر زمینه ها نیز استفاده می شود. این صنعت دارای کاربردهای گسترده ای است. بنابراین، آلیاژ تیتانیوم TC4 را به عنوان ماده ایده آل برای ساخت این صفحه اتصال انتخاب می کنیم. نکات کلیدی فرآیند آهنگری و طراحی ابزار:

1. انتخاب مشخصات نوار. از طریق تجزیه و تحلیل مقطع مدل سه بعدی، می توان مشاهده کرد که بزرگترین بخش آهنگری در هر دو انتها قرار دارد، قطر معادل φ90 میلی متر و قطر معادل سایر مقاطع φ68 میلی متر است. اندازه مقطع آهنگری در جهت طول نسبتاً یکنواخت است. طول آهنگری 300 میلی متر است. با توجه به تجربه ما در توسعه آهنگری های مختلف با شکل مشابه، تنها زمانی که طول میله به اندازه آهنگری نزدیک باشد، می توان انتهای آن را به طور کامل تشکیل داد. بنابراین، طول میله در ابتدا 300 میلی متر انتخاب می شود و سپس حجم آهنگری در 1.25 به عنوان میله ضرب می شود. حجم و قطر میله به صورت φ80 میلی‌متر محاسبه می‌شود و مشخصات خالی کردن در ابتدا به صورت φ80 میلی‌متر × 300 میلی‌متر تعیین می‌شود.

2. تهیه میله های آلیاژ تیتانیوم. سطح میله آهنگری (نورد) برای آهنگری دارای یک لایه سخت و شکننده است. این لایه باید قبل از آهنگری قالب برداشته شود تا در حین آهنگری شکاف بر روی سطح بلانک ایجاد نشود. وقتی قطر بزرگتر از 50 میلی‌متر است، معمولاً از چرخش برای برداشتن 5 میلی‌متر استفاده می‌شود. پس از چرخش، اگر برخی از قطعات همچنان دارای ایراد هستند، باید با سنگ زنی برطرف شوند و عمق سنگ زنی نباید از 0.5 میلی متر تجاوز کند. هر دو انتهای میله R5 گرد هستند تا از ترک خوردن شمش در حین آهنگری جلوگیری شود.

3. انتخاب تجهیزات. نیروی ضربه محاسبه شده آهنگری 4000 تن است. رسانایی حرارتی آلیاژ تیتانیوم کم است، 1/15 آلومینیوم و 1/5 آهن در دمای معمولی. هنگامی که چکش آهنگری آلیاژهای تیتانیوم را با سرعت بالا جعل می کند، اثر حرارتی مرکزی مستعد گرم شدن بیش از حد است که تأثیر بیشتری بر عملکرد آهنگری دارد و گرمای تغییر شکل ایجاد شده توسط پرس مشخص نیست. با توجه به الزامات دقت آهنگری و وضعیت واقعی تجهیزات کارخانه ما، یک پرس پیچ با انرژی بالا 5000 تن به عنوان تجهیزات آهنگری انتخاب می شود.

4. روانکاری بیلت. دمای پیش گرم کردن بیلت 30±120 درجه است، آن را به مدت 20 دقیقه در کوره پیش گرم کنید، روان کننده شیشه را به طور یکنواخت اسپری کنید و پس از خشک شدن روان کننده روی سطح بیلت، آن را داخل کوره قرار دهید.

5. مشخصات گرمایش. طبق استاندارد، دمای آهنگری اولیه آلیاژ تیتانیوم TC4 96{4}} درجه، دمای آهنگری نهایی 800 درجه و زمان نگهداری 0.8 دقیقه بر میلی‌متر است. آلیاژهای تیتانیوم رسانایی حرارتی پایینی دارند. برای جلوگیری از گرمای بیش از حد، اکسیداسیون و جذب هیدروژن، کوره‌ها و کوره‌های جدید که برای مدت طولانی مورد استفاده قرار نگرفته‌اند، قبل از استفاده باید با هوا سوزی شوند تا رطوبت از بین برود. دقت میدان دمایی کوره الکتریکی 10± درجه است. اگر دما خیلی بالا باشد، ساختار درشت می شود و دانه های کریستال درشت می شوند. اگر دما خیلی پایین باشد، مقاومت در برابر تغییر شکل بالا خواهد بود و عیوب آهنگری مانند ترک به راحتی رخ می دهد. منحنی گرمایش نشان داده شده در شکل 1 را رسم کنید.

شکل 1 منحنی گرمایش

6. خالی سازی. هدف توزیع معقول فلز است. این محصول نیاز به جمع آوری فلز در کناره ها و انتهای آهنگری دارد. طراحی شکل خالی برای اثر شکل دهی پیش آهنگری و آهنگری نهایی بسیار مهم است. به منظور جلوگیری از ترک خوردن در اثر تغییر شکل بیش از حد بلانک، تغییر شکل بلانک کمتر یا مساوی 60 درصد است و طرح شکل بلانک در شکل 2 نشان داده شده است.

7. طراحی حفره قالب آهنگری. آتش اول ساخت شمش و پیش آهنگری را کامل می کند و آتش دوم آهنگری نهایی و آهنگری دقیق را تکمیل می کند. پیرایش، سندبلاست، و سنگ زنی پس از پیش آهنگری می تواند عیوب سطح آهنگری را از بین ببرد و کیفیت سطح آهنگری را پس از آهنگری نهایی بهبود بخشد. از طرف دیگر، پیرایش می تواند مقاومت شکل دهی فلز را کاهش دهد که برای ضخامت و اندازه آهنگری مفید است. حفره به صورت چهار حفره طراحی شده است (شکل 3): بیلت سازی (بالا سمت چپ) → پیش آهنگری (بالا سمت راست) → آهنگری نهایی (پایین سمت راست) → آهنگری دقیق (سمت چپ پایین). هدف از طراحی حفره آهنگری دقیق بهبود طول عمر قالب و دقت ابعادی آهنگری است. برای تشکیل یک آهنگری کامل، حفره نسبتا پیچیده و عمیق آهنگری روی قالب بالایی قرار می گیرد. کنترل تغییر شکل: ضخامت صفحه دنده قالب خالی 21.5 میلی متر طراحی شده است، ضخامت طراحی شده صفحه دنده پس از پیش فورج 12 میلی متر، ضخامت صفحه دنده آهنگری نهایی 5.2 میلی متر و تغییر شکل نهایی آهنگری است. کمتر از 30 درصد عملکرد کاهش می یابد. دمای پیش گرم کردن قالب: 200 تا 300 درجه.

شکل 2 طراحی جامد از ساخت خالی

شکل 3 طرح حفره

8. طرح قالب برش. ابزار پیرایش با 2 حفره طراحی شده است (شکل 4). در سمت راست حفره پیرایش پس از پیش آهنگری قرار دارد. در حین پیرایش، بخشی از فلاش حفظ می شود تا به عنوان ماده بالایی در طول آهنگری نهایی استفاده شود. حفره سمت چپ حفره پیرایش پس از آهنگری نهایی است. . به منظور اطمینان از دقت پیرایش، شکاف بین قالب های بالا و پایین به اندازه 0.8 میلی متر طراحی شده است. ساختار پایه راهنما و آستین راهنما برای مونتاژ و قرارگیری قالب پیرایش و کنترل دقت ابعادی شکاف بین قالب بالا و پایین طراحی شده است.

9. آهنگری خنک کننده و عملیات حرارتی. پس از اینکه آهنگری با هوا خنک شد، عملیات حرارتی بازپخت کامل می شود.

شکل 4 قالب پیرایشی

10. آلودگی و تمیز کردن در طول فرآیند آهنگری آلیاژ تیتانیوم. قسمت خالی باید قبل از گرم کردن تمیز شود. بدون روغن، براده آهن، کلرید، بدون اثر انگشت. در کوره برقی نباید رسوب و شمش وجود داشته باشد. پوشش پایین کوره ترجیحا از فولاد ضد زنگ ریخته گری ساخته شده است. قسمت خالی باید با شیشه برای روانکاری پوشانده شود. عامل، یا در یک فضای محافظ گرم می شود.