Fiind o componentă cheie a vaselor sub presiune-de înaltă calitate, calitatea de fabricație a capetelor din titan este direct legată de siguranța și fiabilitatea echipamentelor în medii dure. Aliajul de titan este utilizat pe scară largă în domeniul chimic, energetic, aerospațial și în alte domenii datorită rezistenței sale ridicate, densității scăzute, rezistenței excelente la coroziune și performanței bune la temperaturi ridicate, dar dificultatea sa de procesare este, de asemenea, semnificativ mai mare decât cea a metalelor obișnuite. Următoarea este o explicație sistematică a procesului de fabricație și a controlului calității capetelor de titan pe baza caracteristicilor materialelor din aliaj de titan.
Caracteristicile materialelor din aliaj de titan și provocările de procesare
Aliajele de titan sunt predispuse la următoarele probleme în prelucrare:
Activitate chimică ridicată: ușor de reacționat cu oxigenul, azotul, hidrogenul și alte elemente la temperaturi ridicate, rezultând fragilizare;
Conductivitate termică slabă: căldura este ușor de concentrat în timpul procesării, ceea ce agravează uzura sculei și deformarea materialului;
Modul elastic scăzut: rebound mare după formare, precizie dimensională dificil de controlat;
Rezistență slabă la uzură: ușor de lipit cu matrițe, afectând calitatea suprafeței.
Prin urmare, fabricarea capetelor de titan necesită măsuri speciale de proces pentru caracteristicile de mai sus.
Proces de turnare prin filare: modelare de precizie și control al procesului
Principiul procesului și adaptabilitatea
Filatura este extinsă treptat prin deformare punctuală locală, care este potrivită pentru aliajele de titan, care sunt materiale cu intervale de deformare înguste. În comparație cu ștanțarea generală, filarea poate reduce stresul brusc și poate reduce riscul de fisurare, potrivită în special pentru fabricarea capetelor de dimensiuni mici și mijlocii-cu forme complexe.
Puncte cheie ale filării aliajului de titan
Filare-controlată cu temperatură: filarea încălzită (300–500 de grade) este adesea folosită pentru a îmbunătăți plasticitatea materialului și pentru a reduce fisurile.
Mucegai și lubrifiere: matrița trebuie să aibă duritate mare și rezistență la uzură, iar suprafața este adesea cromată sau acoperire specială; Lubrifierea ar trebui să fie pe bază de lubrifianți pe bază de fluor sau grafit-, cu stabilitate bună la temperaturi ridicate pentru a preveni lipirea titanului cu matrițe;
Tratament termic intermediar: recoacerea (700–800 grade) trebuie efectuată între mai multe sesiuni de filare pentru a elimina întărirea prin muncă și a restabili plasticitatea;
Potrivirea vitezei și a alimentării: utilizați viteze de rotație și viteze de avans mai mici pentru a evita deteriorarea țesuturilor din cauza acumulării de căldură.
Procesul de sudare: integritatea sudurii și garanția performanței țesuturilor
Alegerea metodei de sudare
Îmbinarea capului de titan adoptă adesea:
Sudarea cu gaz inert de tungsten (GTAW): utilizată pentru plăci subțiri și suduri critice;
Sudarea cu arc cu plasmă (PAW): potrivită pentru plăci medii și grele, cu o zonă mică-afectată de căldură;
Sudarea cu laser/prin fascicul de electroni: utilizată în cerințe de{0}}înaltă precizie, cu deformare minimă.
Controlul procesului de sudare
Protecție împotriva gazelor: trebuie utilizat gaz argon de înaltă puritate-(mai mare sau egal cu 99,999%), iar capacul mopului și dispozitivul de protecție a spatelui trebuie să fie proiectate pentru a preveni oxidarea pe spatele sudurii;
Parametrii procesului: Controlați cu strictețe aportul de căldură pentru a evita boabele grosiere sau formarea fazelor fragile;
Potrivirea materialului de sudură: alegeți fire de sudură omogene cu metalul de bază sau care au elemente de degajare reduse, cum ar fi ERTi-5, ERTi-7 etc.
Tratament termic și testare după-sudare
Recoacere de reducere a tensiunii: de obicei efectuată la 500–600 de grade pentru a reduce stresul rezidual;
Tratament de îmbătrânire în soluție: potrivit pentru sau + aliaje de titan pentru a îmbunătăți rezistența și tenacitatea;
Testare non-distructivă: testare radiografică (RT) sau ultrasonică (UT) 100%, completată de testare cu penetrare (PT) pentru a se asigura că sudura nu are defecte.
Turnare de ștanțare: precizie dimensională și control al calității suprafeței
Tratament de sudură pe panou
Controlul înălțimii reziduale: înălțimea reziduală a sudurii trebuie netezită pentru a fi la nivel cu metalul de bază pentru a evita concentrarea tensiunilor și obstrucția curgerii în timpul ștanțarii;
Zona de tranziție lină: Tranziția dintre sudură și metalul de bază trebuie să fie lină, iar panta nu trebuie să fie mai mare de 1:4.
Parametrii procesului de ștanțare
Ștanțare la rece: potrivită pentru capete cu-pereți subțiri, dar acordați atenție compensării rebound;
Ștanțare la cald: temperatura obișnuită este de 600–800 de grade pentru a reduce rezistența la deformare, dar este necesar să se prevină formarea de oxid de oxid;
Designul matriței: Având în vedere revenirea aliajului de titan, dimensiunea cavității matriței trebuie corectată în consecință.
Calitatea suprafeței și a marginilor
Tratarea stratului de oxid: După termoformare, trebuie efectuată decaparea sau sablare pentru a îndepărta stratul de oxid;
Prelucrarea marginilor: teșirea este prelucrată pentru a evita micro-fisurile cauzate de tăierea termică.
Sistemul de control al calității întregului proces
Inspecție în fabrică de materiale: verificați certificatul de material, efectuați analize spectrale și re{0}}inspecție a proprietăților mecanice;
Evaluarea și supravegherea procesului: fiecare proces trebuie să treacă de evaluare, iar inspectorul urmărește procesele cheie pe tot parcursul procesului;
Toleranță de dimensiune și poziție: scanare 3D sau detectarea șablonului de curbură și contur;
Test final de performanță: inclusiv test de presiune a apei, test de etanșeitate la aer și test de coroziune la stres (dacă este cazul).
Capetele din titan sunt fabricate cu o combinație de practici-de vârf în știința materialelor, prelucrarea materialelor plastice și tehnologia de sudare. Prin filare rafinată, sudare cu protecție cu gaz inert și proces de ștanțare controlat, combinate cu un control strict al calității întregului-proces, se poate asigura ca capul să funcționeze stabil pentru o lungă perioadă de timp în condiții extreme, cum ar fi presiune înaltă, coroziune și radiații. În viitor, odată cu aplicarea simulării numerice, a detectării inteligente și a altor tehnologii, fabricarea capetelor de titan se va dezvolta în continuare în direcția preciziei și digitalizării.
