Analyse der Titanmetallverarbeitungstechnologie

Als hochleistungsfähiges MetallmaterialTitan weist sowohl Besonderheit als auch Komplexität in seinen technologischen Eigenschaften auf.
 

 

Herausforderung	Kernthemen	Lösungen
Schlechte Flüssigkeit	Ein hoher Schmelzpunkt (1668 Grad) führt zu Schwierigkeiten beim Füllen komplexer Formen; Gefahr von Fehllauf/Kaltabschaltung.	Verwendung von Vakuum-Lichtbogen-Umschmelzverfahren/Schleuderguss + hochreine Formen; Kontrollieren Sie die Gießtemperatur streng.
Schwindung	Eine Erstarrungsschrumpfung von 1,8 %-2,5 % führt zu spannungsbedingten Verformungen/Rissen.	Reservieren Sie größere Schrumpfungstoleranzen; Design gleichmäßige Wandstärke; Spannungsarmglühen durchführen.
Gasabsorption	Gasporen/Oxideinschlüsse verschlechtern die mechanischen Eigenschaften und die Korrosionsbeständigkeit.	Unter Vakuum/Inertgas (Ar/He)-Schutz schmelzen/gießen; Rohstoffe entgasen; Steuern Sie die Gießgeschwindigkeit präzise.
Segregationstendenz	Unterschiede in der Phasenlöslichkeit der Legierungselemente und eine ungleichmäßige Erstarrung führen zu einer regionalen/Korngrenzenseigerung, was zu einer inkonsistenten Leistung führt.	Formenkühlsysteme optimieren; Kontrolle der Erstarrungsgeschwindigkeit; Impfstoffe hinzufügen; Führen Sie nach dem Gießen eine Homogenisierungswärmebehandlung durch.

 

 

1. Plastizität

Bei Raumtemperatur weisen reines Titan und Titanlegierungen eine geringe Plastizität auf, wobei die Dehnung und Flächenverringerung viel geringer ist als die von kohlenstoffarmem Stahl und reinem Aluminium. Es ist leicht zu brechen. Innerhalb eines bestimmten Hochtemperaturbereichs wird die Plastizität verbessert, sodass sie großen Verformungen standhalten können. Die Druckverarbeitung von Titan erfolgt meist im heißen Zustand und eine Verarbeitung in der „blauen Sprödzone“ von 200–500 Grad sollte vermieden werden, da es sonst zu Kaltverfestigung und Rissen kommen kann.

2. Verformungswiderstand

Titan hat eine hohe Festigkeit und seine Verformungsbeständigkeit bei hohen Temperaturen ist immer noch höher als die von kohlenstoffarmem Stahl und Aluminiumlegierungen. Die Verarbeitung erfordert eine große Geräteleistung und führt zu starkem Formverschleiß. Sie hängt eng mit der Verarbeitungstemperatur und der Verformungsgeschwindigkeit zusammen: Eine Erhöhung der Temperatur kann den Verformungswiderstand erheblich verringern, muss jedoch unterhalb der Phasenübergangstemperatur kontrolliert werden. Eine Verformung mit niedriger-Geschwindigkeit begünstigt das plastische Fließen von Titan und verringert das Risiko von Rissen.

3. Verzeihbarkeit

Die Methode „kleine Verformung, mehrere Durchgänge“ sollte angewendet werden, um innere Risse zu vermeiden, die durch eine einmalige große Verformung verursacht werden. Nach dem Schmieden ist eine schnelle Abkühlung erforderlich, um eine ungleichmäßige -Phasenzersetzung zu verhindern. Es eignet sich für Prozesse wie Stauchen, Ziehen und Stanzen. Schmiedeteile haben eine dichte Innenstruktur und hervorragende mechanische Eigenschaften und werden häufig in Strukturteilen in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt.

4. Rollbarkeit

Titan verfügt über eine ausgezeichnete Walzbarkeit bei hohen Temperaturen, wobei die Walztemperatur der Schmiedetemperatur ähnelt. Es ist eine kontinuierliche Warmwalzausrüstung in Kombination mit einem Inertgasschutz erforderlich. Reines Titan und niedriglegierte Titanlegierungen sind gut rollbar und können zur Herstellung von Platten, Profilen, Rohren und anderen Produkten verwendet werden.

 

 

 

5. Extrudierbarkeit

Die Extrudierbarkeit von Titan beruht auf „Hochtemperatur + Vakuum-/Inertgasschutz“. Reines Titan mit guter Plastizität und die Titanlegierung Gr5 vom Typ + eignen sich für die Extrusionsverarbeitung und können Profile mit komplexen Querschnitten herstellen. Für die Extrusion wird das Heißextrusionsverfahren verwendet: Die Vorheiztemperatur der Form beträgt etwa 400–600 Grad, die Extrusionsgeschwindigkeit ist langsam und nach der Extrusion wird eine schnelle Abkühlung durchgeführt, um die Maßgenauigkeit und die gleichmäßige Struktur der Abschnitte sicherzustellen.

 

 

1. Schweißbarkeit

Im weitesten Sinne weist Titan eine gute Schweißverbindungsleistung auf, es ist jedoch eine strikte Luftisolierung erforderlich. Im engeren Sinne weist Titan eine geringe Empfindlichkeit gegenüber Schweißrissen auf, hochlegierte Titanlegierungen neigen jedoch zu Kaltrissen. Während des Schweißprozesses neigen das Schmelzbad und die Wärmeeinflusszone dazu, mit Sauerstoff und Stickstoff zu reagieren und sprödes und hartes Ti₂O₃ und TiN zu bilden, was die Zähigkeit der Schweißverbindung verringert. Schnelles Abkühlen neigt zur Bildung einer Martensitstruktur, was die Härte und das Rissrisiko der Verbindung erhöht.

2. Schweißformbarkeit

Geschmolzenes Titan hat eine schlechte Fließfähigkeit und die Schweißnahtbildung ist anfällig für Probleme wie ungleichmäßige Breite, übermäßige Verstärkung und raue Oberfläche. Die Schweißparameter sollten in Kombination mit einem Argonschutz optimiert werden, um eine gleichmäßige und reibungslose Schweißnahtbildung zu gewährleisten. Zu den gängigen Schweißverfahren gehören das Wolfram-Inertgasschweißen (WIG) und das Plasmalichtbogenschweißen. Für Schweißmaterialien sollten Schweißdrähte aus Titanlegierungen verwendet werden, die zur Grundmetallzusammensetzung passen, um eine Zusammensetzungstrennung zu vermeiden.

4. Empfindlichkeit gegenüber Schweißrissen

Reines Titan und Titanlegierungen vom Typ - weisen eine äußerst geringe Empfindlichkeit gegenüber Schweißrissen auf, wobei das Hauptrisiko Heißrisse sind. Titanlegierungen vom Typ + und - neigen zu Kaltrissen. Zu den Kontrollmaßnahmen gehören: sorgfältige Reinigung des Grundmetalls und der Schweißdrahtoberfläche vor dem Schweißen; Vorwärmen vor dem Schweißen; langsames Abkühlen nach dem Schweißen und Spannungsarmglühen zur Reduzierung der Verbindungsspannung und -härte.

5. Verhärtungsneigung nach dem Schweißen

Aufgrund der Strukturumwandlung und der Mischkristallverfestigung neigen Schweißverbindungen aus Titanlegierungen offensichtlich dazu, nach dem Schweißen auszuhärten. Die Härte ist in der Regel 10 % bis 30 % höher als die des Grundmetalls, was die spätere spanabhebende Bearbeitung erschwert. Wir benötigen eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen, um die Verbindungsstruktur zu verbessern, die Härte zu verringern und die Zähigkeit und Verarbeitungsleistung zu verbessern. Die Fehlererkennung nach dem Schweißen kann interne Fehler wie Poren und Risse bei Schweißteilen mit hohen Anforderungen erkennen.

 

Ruihang stellt hauptsächlich Titanprodukte wie Titanplatten, -bleche, -stangen, -drähte, -rohre und -schmiedeteile her. Wenn Sie Einkaufsbedarf haben, können Sie uns gerne kontaktieren: Sam.Rui@bjrh-titanium.com