Tecnologia di forgiatura e progettazione di utensili della lega di titanio GR5
La lega di titanio ha eccellenti proprietà complete come bassa densità, elevata resistenza specifica, resistenza alle alte temperature, resistenza alla corrosione e proprietà non magnetiche. I pezzi fucinati in lega di titanio non sono ampiamente utilizzati solo nella produzione aeronautica e aerospaziale, ma anche nella costruzione navale, nell'industria chimica, nell'industria automobilistica, nelle apparecchiature mediche e in altri campi. L’industria ha una vasta gamma di applicazioni. Pertanto, scegliamo la lega di titanio TC4 come materiale ideale per realizzare questa piastra di collegamento. Punti chiave del processo di forgiatura e della progettazione degli utensili:
1. Selezione delle specifiche della barra. Attraverso l'analisi della sezione del modello tridimensionale, si può vedere che la sezione più grande del pezzo forgiato si trova su entrambe le estremità, il diametro equivalente è φ90 mm e il diametro equivalente delle altre sezioni è φ68 mm. La dimensione della sezione trasversale del pezzo fucinato è relativamente uniforme nella direzione della lunghezza. La lunghezza della forgiatura è di 300 mm. Secondo la nostra esperienza nello sviluppo di vari pezzi fucinati di forma simile, solo quando la lunghezza della barra è vicina alla dimensione del pezzo fucinato le estremità possono essere completamente formate. Pertanto, la lunghezza della barra viene inizialmente selezionata come 300 mm, quindi il volume della forgiatura viene moltiplicato per 1,25 come barra. Il volume e il diametro dell'asta vengono calcolati come φ80 mm e le specifiche di tranciatura vengono inizialmente determinate come φ80 mm×300 mm.
2. Preparazione delle aste in lega di titanio. La superficie della barra forgiata (laminata) per la forgiatura ha uno strato duro e fragile. Questo strato deve essere rimosso prima della forgiatura per evitare crepe sulla superficie del pezzo grezzo durante la forgiatura. Quando il diametro è maggiore di 50 mm, generalmente si utilizza la tornitura per rimuovere 5 mm. Se dopo la tornitura alcune parti presentano ancora difetti, è necessario eliminarli mediante molatura e la profondità di molatura non deve superare 0,5 mm. Entrambe le estremità della barra sono arrotondate R5 per evitare rotture della billetta durante la forgiatura.
3. Selezione dell'attrezzatura. La forza d'impatto calcolata dei pezzi fucinati è di 4000 t. La conduttività termica della lega di titanio è bassa, 1/15 dell'alluminio e 1/5 del ferro a temperatura normale. Quando il martello da forgiatura forgia leghe di titanio ad alta velocità, l'effetto termico centrale è soggetto a surriscaldamento, che ha un impatto maggiore sulle prestazioni dei pezzi forgiati e il calore di deformazione generato dalla pressa non è evidente. In base ai requisiti di precisione della forgiatura e alla situazione attuale delle attrezzature della nostra fabbrica, come attrezzatura per la forgiatura viene selezionata una pressa a vite ad alta energia da 5000 t.
4. Lubrificazione della billetta. La temperatura di preriscaldamento della billetta è di 120±30 gradi, preriscaldarla nel forno di preriscaldamento per 20 minuti, spruzzare uniformemente il lubrificante per vetro e inserirla nel forno dopo che il lubrificante sulla superficie della billetta si è asciugato.
5. Specifiche del riscaldamento. Secondo lo standard, la temperatura di forgiatura iniziale della lega di titanio TC4 è di 960 gradi, la temperatura di forgiatura finale è di 800 gradi e il tempo di mantenimento è di 0,8 min/mm. Le leghe di titanio hanno una bassa conduttività termica. Al fine di prevenire il surriscaldamento, l'ossidazione e l'assorbimento di idrogeno, i forni nuovi e quelli non utilizzati da molto tempo devono essere alimentati ad aria per rimuovere l'umidità prima dell'uso. La precisione del campo di temperatura del forno elettrico è di ±10 gradi. Se la temperatura è troppo alta la struttura risulterà grossolana e i grani dei cristalli risulteranno grossolani; se la temperatura è troppo bassa, la resistenza alla deformazione sarà elevata e si verificheranno facilmente difetti di forgiatura come crepe. Disegna la curva di riscaldamento mostrata nella Figura 1.
Figura 1 Curva di riscaldamento
6. Realizzazione di pezzi grezzi. Lo scopo è distribuire il metallo in modo ragionevole. Questo prodotto richiede la raccolta del metallo sui lati e sulle estremità della forgiatura. Il design della forma grezza è molto importante per l'effetto di formatura della preforgiatura e della forgiatura finale. Per evitare crepe dovute a un'eccessiva deformazione del pezzo grezzo, la deformazione del pezzo grezzo è inferiore o uguale al 60% e il design della forma del pezzo grezzo è mostrato nella Figura 2.
7. Progettazione della cavità dello stampo di forgiatura. Il primo fuoco completa la produzione e la preforgiatura delle billette, mentre il secondo fuoco completa la forgiatura finale e la forgiatura di precisione. La rifilatura, la sabbiatura e la molatura dopo la preforgiatura possono rimuovere i difetti superficiali dei pezzi fucinati e migliorare la qualità della superficie dei pezzi fucinati dopo la forgiatura finale; d'altro canto, la rifilatura può ridurre la resistenza alla formatura del metallo, il che è vantaggioso per lo spessore e le dimensioni dei pezzi forgiati. La cavità è progettata come quattro cavità (Fig. 3): produzione di billette (in alto a sinistra) → pre-forgiatura (in alto a destra) → forgiatura finale (in basso a destra) → forgiatura di precisione (in basso a sinistra). Lo scopo di progettare la cavità di forgiatura di precisione è migliorare la durata dello stampo e l'accuratezza dimensionale della forgiatura. Per formare un pezzo fucinato completo, la cavità relativamente complessa e profonda del pezzo fucinato viene posizionata sullo stampo superiore. Controllo della deformazione: lo spessore della piastra della nervatura dello stampo grezzo è progettato per essere 21,5 mm, lo spessore progettato della piastra della nervatura dopo la preforgiatura è 12 mm, lo spessore della piastra della nervatura finale della forgiatura è 5,2 mm e la deformazione finale della forgiatura è meno del 30 per cento. Le prestazioni diminuiscono. Temperatura di preriscaldamento dello stampo: 200~300 gradi.
Figura 2 Progettazione solida della produzione di pezzi grezzi
Figura 3 Disposizione della cavità
8. Progettazione dello stampo di rifilatura. Lo strumento di rifinitura è progettato con 2 cavità (Fig. 4). A destra la cavità di rifilatura dopo la preforgiatura. Durante la rifilatura, parte della bava viene trattenuta per essere utilizzata come materiale superiore durante la forgiatura finale. La cavità a sinistra è la cavità di rifilatura dopo la forgiatura finale. . Per garantire la precisione del taglio, lo spazio tra la matrice superiore e quella inferiore è progettato per essere di 0,8 mm. La struttura del montante di guida e del manicotto di guida è progettata per l'assemblaggio e il posizionamento dello stampo di rifilatura e per il controllo dell'accuratezza dimensionale dello spazio tra gli stampi superiore e inferiore.
9. Raffreddamento e trattamento termico della forgiatura. Dopo che la forgiatura è stata raffreddata ad aria, il trattamento termico di ricottura è completato.
Figura 4 Fustella di rifilatura
10. Inquinamento e pulizia durante il processo di forgiatura delle leghe di titanio. Il pezzo grezzo deve essere pulito prima del riscaldamento. Niente olio, limatura di ferro, cloruri, niente impronte. Non dovrebbero esserci incrostazioni né billette nel forno elettrico. Il rivestimento inferiore del forno è preferibilmente realizzato in acciaio inossidabile fuso. Il pezzo grezzo deve essere rivestito di vetro per la lubrificazione. agente o riscaldato in atmosfera protettiva.
