คุณรู้จักเทคโนโลยีการตีโลหะผสมไทเทเนียมหรือไม่?

โลหะผสมไทเทเนียมมีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยม เช่น ความแข็งแรงสูง ทนต่อการกัดกร่อนได้ดี คุณสมบัติไม่เป็นแม่เหล็ก และประสิทธิภาพการเชื่อมที่ดี รวมถึงข้อดีหลายประการ เช่น ความเป็นตัวนำยิ่งยวด การกักเก็บไฮโดรเจน และหน่วยความจำ โลหะผสมไทเทเนียมมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสาขาที่ล้ำหน้าบางสาขา เช่น การบินและอวกาศ อุตสาหกรรมการทหาร การพัฒนาทางทะเล และอุตสาหกรรมปิโตรเคมี

 

ในการประยุกต์ใช้ผลิตภัณฑ์โลหะผสมไทเทเนียมต่างๆการตีไทเทเนียมเกรด 5ส่วนใหญ่จะใช้ในโอกาสที่ต้องการความแข็งแรงสูง ความเหนียวสูง และความน่าเชื่อถือสูง เช่น แผ่นคอมเพรสเซอร์กังหันแก๊ส และกระดูกเทียมทางการแพทย์ ดังนั้นการตีขึ้นรูปจึงไม่เพียงแต่ต้องมีความแม่นยำของมิติสูงเท่านั้น แต่ยังต้องใช้วัสดุที่มีคุณสมบัติดีเยี่ยมและมีเสถียรภาพสูงอีกด้วย

การใช้งานบางส่วนของการตีไทเทเนียมเกรด 5

 

1. สาขาการบินและอวกาศ

 

50% ของวัสดุไทเทเนียมในโลกถูกนำมาใช้ในสาขาการบินและอวกาศ เครื่องบินทหาร 30% ใช้โลหะผสมไทเทเนียม และปริมาณไทเทเนียมที่ใช้ในเครื่องบินพลเรือนก็ค่อยๆ เพิ่มขึ้น ตามรายงาน ปริมาณไทเทเนียมที่ใช้ในเครื่องบินโบอิ้ง 787 มีมากกว่า 15% และตัวแทนของโลหะผสมไทเทเนียมที่ใช้ในลำตัวเครื่องบินคือโลหะผสม Ti-6Al-4V ซึ่งมีความปลอดภัยสูงสุด . ในด้านการบินและอวกาศ การตีขึ้นรูปโลหะผสมไทเทเนียมถูกนำมาใช้ในถังเชื้อเพลิงของเครื่องยนต์จรวดและเครื่องยนต์ขับเคลื่อนด้วยดาวเทียม ใบพัดของปั๊มเทอร์โบเชื้อเพลิงเหลว และส่วนทางเข้าของปั๊มดูด

 

2. ใบพัดกังหันไอน้ำสำหรับผลิตไฟฟ้า

 

การเพิ่มความยาวของใบพัดกังหันไอน้ำสำหรับการผลิตพลังงานความร้อนเป็นมาตรการที่มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตไฟฟ้า แต่การเพิ่มความยาวของใบพัดจะเพิ่มภาระบนโรเตอร์[i] การใช้การตีขึ้นรูปโลหะผสมไทเทเนียมเป็นใบพัดสามารถลดภาระได้ และการใช้ใบพัดโลหะผสม Ti-6Al-4V ยาว 1 เมตรที่ส่วนท้ายของกังหันไอน้ำหมุนด้วยความเร็วสูงได้เกิดขึ้นจริงในปี 1991

 

เทคโนโลยีการตีโลหะผสมไทเทเนียม

 

ในการประมวลผลความร้อนของโลหะผสมไทเทเนียม อุณหภูมิความร้อนมีความสำคัญมาก เมื่ออุณหภูมิต่ำลง ความต้านทานการเสียรูปจะมากขึ้น และทำให้เกิดรอยแตกร้าวและข้อบกพร่องอื่น ๆ ได้ง่าย ในเวลาเดียวกันก็ยังขึ้นอยู่กับความเร็วในการเปลี่ยนรูปในระหว่างการประมวลผลด้วยความร้อนอีกด้วย เทียบเท่าหรือสูงกว่าสามารถระงับอุณหภูมิการตีขึ้นรูปที่ลดลงระหว่างการตีขึ้นรูป

 

1. เทคโนโลยีการตีแผ่นดิสก์เครื่องยนต์

 

เทคโนโลยีการตีแผ่นจานเครื่องยนต์ แผ่นจานที่ใช้ในเครื่องยนต์อากาศยานต้องการความแข็งแรงเมื่อยล้าและความทนทานต่อการแตกหักสูง ชิ้นส่วนที่ชุบโลหะผสม Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo ใช้ในบริเวณที่มีอุณหภูมิปานกลาง 700K วิธีการประมวลผลแบบดั้งเดิมคือการปลอมแปลงในภูมิภาค - และโครงสร้างของมันคือเฟสและเกรนที่เท่ากันและโครงสร้างสองเฟสแบบแอคคูลาร์ที่ละเอียด และค่าความเหนียวของการแตกหักต่ำ เพื่อที่จะปรับปรุงจุดนี้ จึงได้มีการพัฒนาวิธีการตีขึ้นรูปโดยใช้ความร้อนในโซน

 

วิธีการตีขึ้นรูปคือการตีขึ้นรูปด้วยความร้อนเหนืออุณหภูมิการเปลี่ยนเฟส ซึ่งจะทำให้เกิดการตกผลึกใหม่ ดังนั้นอุณหภูมิการตีขึ้นรูปและการเสียรูปในกระบวนการผลิตจึงมีอิทธิพลอย่างมากต่อคุณสมบัติของวัสดุ และไม่อนุญาตให้ให้ความร้อนซ้ำในระหว่างการตีเพื่อหยุดการเสียรูป ดังนั้นอุณหภูมิการตีและการเสียรูปจึงต้องได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวดในการปลอม สำหรับโลหะผสม Ti-6Al-2Sn-4Zr-Mo อุณหภูมิในการประมวลผลจะอยู่ในช่วง 1,073~1323K และจะต้องมีการเสียรูปในการประมวลผลที่เพียงพอ โครงสร้างการตีขึ้นรูปเป็นรูปเข็มทั้งหมด และปรับปรุงค่าความเหนียวของการแตกหัก

 

2. เทคโนโลยีการปลอมใบพัดกังหัน

 

ใบพัดกังหันมีความบางมากและอุณหภูมิจะลดลงอย่างรวดเร็วในระหว่างกระบวนการตีขึ้นรูป ดังนั้นแม่พิมพ์จึงต้องได้รับการออกแบบอย่างแม่นยำ ขณะนี้เทคโนโลยีกำลังได้รับการพัฒนาเพื่อใช้พลังงานของการเป่าขึ้นและลงเพื่อสร้างรูปร่างพื้นผิวใบมีดอย่างมีประสิทธิภาพ

 

3. เทคโนโลยีการผลิตแหวน

 

เคสพัดลมเครื่องยนต์และเคสคอมเพรสเซอร์ทั้งหมดใช้ข้อต่อแบบโลหะผสม Ti-6Al-4V สำหรับผลิตภัณฑ์โลหะผสมไทเทเนียมที่มีต้นทุนวัสดุค่อนข้างสูง การลดการป้อนวัสดุจะมีประสิทธิภาพมากในการลดต้นทุน โดยทั่วไปเทคโนโลยีที่ใกล้สะอาด (หมายถึงเทคโนโลยีการขึ้นรูปที่สามารถใช้เป็นส่วนประกอบทางกลได้หลังจากขึ้นรูปชิ้นส่วนแล้วเพียงแปรรูปเพียงเล็กน้อยหรือไม่ต้องแปรรูป) โดยใช้เทคโนโลยีนี้ปริมาณวัสดุจะ จะลดลงมากกว่า 55%

 

เมื่อประมวลผลวงแหวนหนาเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกร้าวจำเป็นต้องให้แรงบดอัดให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และควรให้ความสนใจกับการควบคุมโครงสร้างและอุณหภูมิที่ลดลงของวงแหวนระหว่างการประมวลผล กล่าวโดยสรุป การผลิตการตีขึ้นรูปโลหะผสมไทเทเนียมต้องใช้อุณหภูมิในการประมวลผลที่เหมาะสมและการเสียรูปที่เหมาะสมเพื่อให้ได้การตีขึ้นรูปคุณภาพสูง

 

ด้วยเหตุนี้ ในกระบวนการผลิตของการตีไทเทเนียมเกรด 5 จึงควรใช้คุณลักษณะของโลหะผสมไทเทเนียมอย่างเต็มที่ เพื่อให้ได้การตีขึ้นรูปคุณภาพสูง ควรควบคุมอุณหภูมิการตีขึ้นรูปและการเสียรูปของพลาสติกอย่างเหมาะสมในระหว่างการผลิต