Ejemplos de análisis y aplicación del proceso de forja de aleación de titanio en la industria de la aviación
1.Summarizar
Con la economía nacional de China, el desarrollo de la ciencia y la tecnología, la industria aeroespacial y de la aviación en los últimos años marcó el comienzo de una nueva oportunidad de desarrollo, especialmente en el proyecto nacional de "gran plano", la industria de fabricación de aviación civil se convertirá en un nuevo punto de crecimiento económico que lidera el desarrollo del desarrollo del desarrollo del desarrollo del desarrollo del desarrollo del desarrollo del desarrollo del desarrollo del desarrollo del desarrollo del desarrollo del desarrollo del desarrollo del desarrollo del desarrollo del desarrollo del desarrollo del desarrollo del desarrollo La economía nacional tiene una amplia perspectiva de desarrollo. Empresas de fabricación de aviación civil Para mejorar continuamente la naturaleza avanzada de la aeronave, la confiabilidad, la aplicabilidad, aumentar la competitividad de las aeronaves nacionales en el mercado internacional, la elección de los materiales de fabricación de aviación cada vez más exigente; Las aleaciones de titanio se caracterizan principalmente por una pequeña gravedad específica, alta resistencia, y al mismo tiempo tiene una buena resistencia al calor, resistencia a la corrosión, para convertirse que el TC4 (TI-6Al-4V) es el material principal de la aeronave. 6al-4V) y TB6 Titanium Aley Forgings en aplicaciones de fabricación de aviación.
2. Clasificación del proceso de aleación de titanio y forja
De acuerdo con la microestructura de temperatura ambiente, las aleaciones de titanio se pueden dividir en tres tipos: aleaciones de tipo α, aleaciones de tipo α + β y aleaciones de tipo β, de las cuales las aleaciones de α y α + β-β-termoplasticidad y la velocidad de deformación no son muy Cerca de la relación entre las aleaciones de tipo α y β tiene una buena falsificación, pero la temperatura puede ser causada por la baja temperatura de la precipitación de la fase α. El proceso de forja de la aleación de titanio se clasifica en forja convencional y forja de alta temperatura de acuerdo con la relación entre la temperatura de forja y la temperatura de transición β.
2.1 Forjería convencional de aleaciones de titanio
Las aleaciones de titanio deformadas de uso común generalmente se forjan por debajo de la temperatura de transición β, llamada forja convencional. De acuerdo con la temperatura de calentamiento de billet en la zona de fase (α + β), se puede subdividir en la falsificación de la zona de dos fases superiores y la forja de la zona de dos fases inferior.
2.1.1 Forjado de zona de dos fases inferior
La falsificación de zona de dos fases inferior generalmente se encuentra en la temperatura de transformación β por debajo de 40 ~ 50 ℃ calentamiento y forja, cuando la fase α primaria y β al mismo tiempo para participar en la deformación. Cuanto menor es la temperatura de deformación, más es el número de fase α involucrada en la deformación. En comparación con la deformación de la zona β, en la región de dos fases más baja del proceso de recristalización de la fase β se acelera drásticamente, la recristalización de la formación de nuevos granos β no solo a lo largo de la deformación de la precipitación original de los límites de grano β, sino también en el grano β en β Aparecen los límites y las láminas α entre la capa intermedia β. Producido por este proceso de forjar alta resistencia, buena plasticidad, pero su tenacidad a la fractura y las propiedades de fluencia tienen un gran potencial.
2.1.2 Forjado de zona de dos fases superior
Está en el punto de transición de fase β / (α + β) por debajo de 10-15 ℃ temperatura del comienzo de la forja. La organización final después de la deformación contiene más organización de transformación de β, puede mejorar la organización de las propiedades de fluencia y la dureza de la fractura; para que la plasticidad de aleación de titanio, fuerza, dureza y ambos.
2.2 Forjado a alta temperatura de aleaciones de titanio
También conocido como "forja β", dividida en dos tipos: el primero es el tocho en el calentamiento de la zona β, en la zona β para comenzar y completar el proceso de forja; El segundo es el tocho en el calentamiento de la zona β, en la zona β para comenzar a forjar, y controlar la deformación de una gran cantidad de deformación en la zona de dos fases para completar el proceso de falsificación, denominado "subcon beta -β forja ". En comparación con la falsificación de la zona de dos fases, la forja β puede obtener mayor resistencia a la fluencia y resistencia a la fractura, pero también conduce a la mejora del rendimiento de la fatiga de la aleación de titanio.
2.3 Forjado de matriz isotérmica de aleaciones de titanio
El proceso hace uso de la superplasticidad del material y el mecanismo de fluencia para producir perdidas más complejas, los requisitos de la precalentamiento del moho y mantenidos en el rango de 760 ~ 980 ℃; prensa hidráulica a un valor predeterminado de la presión, la velocidad de trabajo de la prensa por la deformación de los espacios en blanco de la resistencia al ajuste automático. Debido a que el molde se cambia al calentamiento, no es necesario usar tan rápido en movimiento para evitar un enfriamiento rápido. Las aeronaves con muchas paredes tienen características altas de las paredes delgadas y de costillas, por lo que el proceso se ha aplicado en la fabricación de aviación, como un proceso de forjado de died de precisión de aleación de titanio TB6 de avión TB6.
3, Análisis de defectos de TC4 Fords y mejora del proceso
3.1 TC4 Forging Defects and Analysis
Una fábrica Según el Beacon TC4 Forging Producting Production, las piezas de prueba de los indicadores de rendimiento de forja fallaron, incluido el indicador de "fractura por estrés con muescas" es inferior a 5 horas, para este problema, en primer lugar, debe analizarse de la organización metalúrgica y la morfología de TC4, y luego del proceso de forjado para encontrar la razón.
3.1.1 Características de la organización metalográfica y la morfología TC4
La aleación de titanio TC4 es una aleación de titanio de tipo α + β, compuesta de TI-6Al-4V, organización recocida para la fase α + β, que contiene 6? del elemento estabilizador de α aluminio, el fortalecimiento de la solidificación de la fase α para mejorar la resistencia de la estabilización de vanadio de la capacidad de la fase β es pequeño, por lo que el número de fase β en la organización recocida es pequeña, lo que representa aproximadamente 7-10 ?
Aleación TC4 En diferentes condiciones de tratamiento térmico y procesamiento térmico, la proporción de la fase básica α, β, la naturaleza y la morfología es muy diferente. Temperatura de transformación β de la aleación TC4 en 1000 ℃ más o menos, si el TC4 se calentó a 950 ℃, el enfriamiento del aire después de la organización de la transformación primaria de α + β de la organización; Como calentado a 1100 ℃, refrigerado por aire, es una organización β de fase β totalmente transformada, conocida como la Organización Weiss. Si el calentamiento y la deformación al mismo tiempo, el efecto es más obvio, la aleación TC4 se calienta a la temperatura de transición β por encima, pero la deformación es pequeña, es decir, la formación de la organización de Wei. Sus características organizativas son: plasticidad, dureza de impacto es menor, pero una mejor resistencia de fluencia. Si el comienzo de la temperatura de deformación en la transición β anterior, pero el grado de deformación es lo suficientemente grande, entonces la organización se caracteriza por: la delineación de la fase α de los límites de grano β es parcialmente triturada, fase α rayada parcialmente distorsionada, conocida, conocida. como la organización neta similar a la canasta. Caracterizado por la plasticidad, la dureza del impacto es mejor que la organización de Wei, similar a la organización de cristal fina equiaxed, la persistencia de alta temperatura y el rendimiento de fluencia es mejor. Si la temperatura de calentamiento es más baja que la temperatura de transición β, y el grado de deformación es suficiente, es decir, obtener la organización equiaxial. Se caracteriza por un mejor rendimiento general, especialmente la alta plasticidad y la dureza de impacto. Si el área de fase α + β en la parte de alta temperatura de la deformación y recocido de alta temperatura en la organización híbrida, su rendimiento integral es bueno.
Del análisis anterior de la organización metalográfica se puede juzgar si el rendimiento de TC4 disminuye, puede ser causado por el proceso de forja de dos enlaces:
① La temperatura de calentamiento es demasiado alta, alcanzando o excediendo la temperatura de transición β;
② El grado de deformación de la falsificación no es lo suficientemente grande.
3.1.2 Análisis del proceso de forja TC4
La temperatura de forjar en el tamaño de grano β de aleación β de titanio α y el rendimiento de la temperatura ambiente es con el aumento de la temperatura (transición de fase β por encima) del tamaño del grano β, mientras que la alargamiento y la contracción de la sección se vuelven más pequeñas, la plasticidad disminuye; Para garantizar que las paredes de TC4 tengan un buen rendimiento general, se forjen por debajo de la temperatura de transición β. La resistencia a la deformación de la aleación de titanio es mayor, pero poca conductividad térmica; forjando en el flujo de aleación y un martilleo pesado, la deformación resultante puede hacer que la falsificación de partes individuales de la temperatura exceda la temperatura de transición β, así como la deformación del grado de gran tamaño, demasiado pequeño, y otros factores causarán tamaño de grano, por lo que que el rendimiento del declive. Completo, lo anterior se puede determinar inicialmente puede causar razones de rendimiento no calificadas de TC4 Forgings: ① El lote de calefacción de palanquilla de falsificación.
① El lote de la temperatura de calefacción de tocho forjado es demasiado alta, más que el punto de transición β; ② Forzando una sola vez durante la forja, la temperatura es demasiado alta, más que el punto de transición β.
② Forzar un solo martillo demasiado pesado, de modo que un solo grado de deformación sea demasiado grande, lo que causa sobrecalentamiento local y recristalización de recolección, de modo que el rendimiento disminuye.
③ Después de forjar la temperatura del tratamiento térmico, es demasiado alta, de modo que la temperatura de forja de TC4 excede el punto de transición β, la formación de la organización de Wei, reduciendo el rendimiento de las perdizas.
3.2 Los parámetros del proceso de forja TC4 cambian y prueban los resultados
3.2.1 Selección y resultados de los parámetros de prueba
Para el análisis anterior, cambie los parámetros del proceso de forjado TC4 (Tabla 1) al mismo tiempo que cuando forja, preste atención al Light HIT rápido. (Nota: Tamaño del material ¢ 50 × 113, tamaño de forja 50 × 65 × 65)
Resultados de la prueba: todos los indicadores de rendimiento están calificados, de los cuales los indicadores de "fractura por estrés con muescas" son superiores a 5 horas.
3.2.2 Análisis de resultados de la prueba
(1) Desde la temperatura del horno y el comienzo de la temperatura de forja, la temperatura de calentamiento no es demasiado alta, incluso si más de 20 ℃ aún se pueden forjar piezas calificadas.
(2) Pruebe utilizando un solo golpe de martillo de martillo golpe rápido, prueba el rendimiento de forja hasta el estándar, lo que demuestra que Light Hit Rápidamente es mejorar el rendimiento de las parlotes es un factor importante.
(3) Forzar la temperatura del tratamiento térmico que los parámetros originales para reducir 20 ℃, también puede ser un factor para mejorar el rendimiento, ya que desde el punto de vista de la temperatura, si la temperatura del horno debido a la desviación de control de temperatura alcanza 795 ℃, que excede la producción La especificación de 780 ℃, conducirá a una disminución en el rendimiento de las paradas.
3.2.3 Verificación y conclusión de resultados de la prueba
Para verificar aún más los resultados de la prueba, y con la producción de una prueba (Tabla 2), en el martillo aún mantiene el método de batir ligero rápidamente; Los resultados de la prueba de forja todos los indicadores calificados de "fractura por estrés de muesca" son superiores a 5 horas.
Pruebe antes y después de las propiedades mecánicas de las paradas de aleación de titanio TC4 ver arriba (Tabla 3). A través de la prueba, concluyó que: en la producción de parlotes de aleación de titanio TC4, debe controlar estrictamente los parámetros del proceso de forja; En primer lugar, preste atención a la forja en el golpe de luz rápidamente, reduzca la cantidad de deformación de un solo golpe de martillo y, en segundo lugar, el valor teórico de la temperatura del tratamiento térmico posterior a la forja debe establecerse en el rango de 760 ~ 770 ℃ , para asegurarse de que la calidad de forja de las paredas TC4.
4.La perspectiva de desarrollo del proceso de forja de aleación de titanio
El proceso de forjado de aleación de titanio se usa ampliamente en la industria de la fabricación aeroespacial, el proceso de forjado isotérmico se ha utilizado en la producción de piezas del motor y componentes estructurales de aeronaves; También cada vez más por la potencia automotriz, eléctrica y los sectores naval y otros sectores industriales bienvenidos. En países extranjeros, la aplicación de aleación de titanio se ha desarrollado a un nivel muy alto, aplicado a temperaturas más altas de las aleaciones de Tial y los compuestos intermetálicos se han enfatizado, y mucha investigación; Para aplicar mejor estos materiales, y al mismo tiempo su proceso de deformación también ha investigado mucho. Las personas también prestan más y más atención a la mayor fuerza de la investigación de aleación de titanio de tipo sub-beta. La aplicación de aleaciones de titanio e investigación del proceso de forja seguirá siendo un tema candente.
