チタン合金棒の熱間押出成形とは何ですか?

熱間押出は、チタン合金棒を大規模かつ高精度で製造するための中核プロセスとして機能します。結晶粒を微細化し、微細構造を均質化し、鋳造欠陥を排除し、棒材の機械的特性と成形精度を向上させることができます。本稿ではその技術原理とプロセス特性を紹介し、温度、押出速度、変形量、金型構造、潤滑システムなどの主要パラメータの影響法則を分析します。

 

1.技術原理

チタン合金インゴットは可塑性範囲まで予熱され、軸方向に押し出されて緻密な棒が得られます。高温動的再結晶化により樹枝状結晶が破壊され、細孔が閉じられ、金属の流動ラインと機械的特性が最適化されます。

 

2.プロセスの特徴

鋼やアルミニウム合金と比較して、チタン合金の熱間押出は、高い温度感度、高い高温活性、および狭いプラスチックウィンドウを特徴とします。ビレットは熱伝導率が悪く、内部と外部の温度差が大きくなります。 980‑1030 度では材料と金型の間で反応が起こりやすく、金型とワークピースの両方に損傷を与えます。変形は + 二相領域でのみ適しています。温度が制御不能になると、高い変形抵抗、粗大な結晶粒、または過剰燃焼欠陥が発生する可能性があります。

 

• 加熱温度

のためにグレード5合金850 ～ 950 度の二相領域での押出が好ましい。温度が低すぎると亀裂が発生し、温度が高すぎると粒子の粗大化や過剰燃焼が発生します。ビレットの均一な温度保持が必要です。

• 押出速度: (利用可能なコンテンツはありません)
• 押し出し変形量: 適切な押出比は 6 ～ 15 です。比が高いと十分な変形が得られます。比率が低すぎると欠陥が残留し、比率が高すぎると荷重が高くなり残留応力が大きくなります。大型のバーは主にマルチパス押出で成形されますが、小型のバーはシングルパス押出で製造できます。
• 金型の構造パラメータ：ダイコーンの角度を90度に最適化し、適度なベアリング長を設定。非対称の多穴ダイを採用して、材料の流速のバランスをとります。ダイスは、高温耐性があり、固着防止合金で作られているものとします。
• 潤滑および保護システム: 固着防止と酸化防止のための隔離層を形成するために、主にガラスベースの潤滑が採用されています。コーティングが不均一になると表面欠陥が発生する可能性があります。

 

 

1.不均一な温度と大きな異方性

チタン合金の熱伝導率が低いため、ビレットには大きな断面温度差が存在し、不均一な半径方向微細構造と機械的特性の一貫性の低下を引き起こし、ハイエンド機器の要件を満たせません。

 

2.高温ダイスティッキングと多発する表面欠陥

チタンは高温で高い化学活性を示します。潤滑不良が発生すると、ワークに傷や剥がれが発生します。金型は摩耗が激しいため、完成品率が低くなり、生産コストが高くなります。

 

2.複雑なパラメータの結合と困難なプロセスのデバッグ

温度や変形量などのパラメータは相互に影響します。パラメータが一致しないと、さまざまな不具合が発生しやすくなります。従来の試行錯誤の方法は効率も精度も低くなります。

 

3.大型棒材の成形安定性が不十分

大型ビレットでは、材料の流れが不均一になり、熱放散が起こりやすくなります。バーのヘッド、テール、内側および外側の領域の間には明らかな特性の違いが存在し、高い残留応力を伴い、その後の加工で亀裂や変形を引き起こします。

 

 

1.正確な温度制御

セグメント化された勾配加熱と保温を適用します。金型を 350 ～ 450 度に予熱します。合金グレードに応じて二相領域内の押出温度を選択し、温度差による欠陥を抑制します。

 

2.潤滑のグレードアップ

複合ガラス潤滑を採用し、コーティング手順を最適化。ビレットの前処理と定期的な金型のメンテナンスを実施して、金型の固着や表面欠陥を軽減します。

 

3.連携パラメータ調整

試行錯誤テストを有限要素シミュレーションに置き換えて、複数パラメータの結合ルールを分析し、プロセスを繰り返し最適化して製品の一貫性を高めます。

 

3.金型の最適化

ダイコーンの角度を 90 度に設定し、適切なベアリング長さを設定します。金型のキャビティを研磨して硬化します。大型の棒材にマルチパス押出を適用して、微細構造を均質化し、残留応力を解放します。

 

4.共同熱処理

押出後に焼鈍、溶体化処理、時効処理を行うことで残留応力を除去し、異方性を低減し、総合的な機械的特性を向上させます。

 

 

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