Kuidas teha titaanist sepistamisahju?

Tipptasemel-tootmises ja täppistöötlemises on titaanist sepised oma suure tugevuse, korrosioonikindluse ja kergekaaluliste omaduste tõttu muutunud kriitiliste komponentide, nagu-lennukite mootorilabade ja kosmoselaevade konstruktsiooniosade põhimaterjalideks. Sepistamisprotsessi põhiseadmena peab titaanist sepistamisahi olema konstrueeritud nii, et see vastaks täpselt titaanisulamite füüsikalistele omadustele-madal soojusjuhtivus, kõrge deformatsioonikindlus ja kõrgel temperatuuril{4}}oksüdatsioonitundlikkus. Alates küttesüsteemist kuni matriitsi konstruktsioonini, temperatuuri reguleerimisest kuni määrimisprotsessideni peavad kõik aspektid läbima traditsioonilise metalli sepistamise tehnilised piirid, et saavutada titaanisulamite täiuslik plastiline deformatsioon.

Kitsas sepistamistemperatuuri aken ja äärmine tundlikkus titaanisulamite oksüdatsiooni suhtes määravad otseselt titaanist sepistamisahju küttesüsteemi põhilise disainiloogika. Traditsiooniline süsinikterasest sepistamine võib töötada laias temperatuurivahemikus 800{6}}1200 kraadi, samas kui titaanisulamite (nt TC4) optimaalne sepistamistemperatuur on 900-950 kraadi; selle vahemiku ületamine 20 kraadi võrra võib põhjustada terade jämedust või pragunemist. Seetõttu vajavad titaanist sepistamisahjud kahetsoonilist temperatuuri reguleerimise tehnoloogiat: peamine küttetsoon soojendab tooriku täpselt sihttemperatuurini, kasutades takistusjuhtmeid või induktsioonpooli, samas kui hoidetsoon säilitab temperatuuri ühtluse läbi tsirkuleeriva kuuma õhu, kusjuures temperatuuri erinevust reguleeritakse ±5 kraadi piires. Näiteks titaani sepistamisahi, mida kasutab kosmosetööstuse sepistamisettevõte, kasutab φ600 mm titaani valuploki kuumutamisel segmenteeritud küttekõverat (kuumutamine 300 kraadi / h kuni 600 kraadi, seejärel 150 kraadi / h kuni 950 kraadi), kombineerituna reaalajas temperatuurierinevuse vähendamisega infrapuna-termomeetrilt saadud pinna temperatuuride erinevuse vahel. 80 kraadi kuni 15 kraadi, vähendades oluliselt termilise pinge põhjustatud sisemisi pragusid.

Titaanist sepistamisahjude tehnilistest kitsaskohtadest ülesaamiseks on stantsisüsteemi disain. Titaanisulamitel on halb voolavus ja kõrge viskoossus; Tavalised sepistamisvormid kalduvad liigse hõõrdumise tõttu metalli tagasivoolu või kleepuma. Seetõttu vajavad titaanist sepistamisahjude stantsid kahe-kihilist struktuuri: sisemine kiht on nikli-põhine kõrge-temperatuuriline sulam (nt K3 sulam), mis talub kuni 1000-kraadist temperatuuri ega reageeri titaanisulamitega keemiliselt; välimine kiht on süsinikterasest karkass, mida jahutavad veeringluskanalid, et vältida stantsi pehmenemist pikaajalise kõrge temperatuuri tõttu. Stressi kontsentratsiooni vähendamiseks peab stantsi nurgaraadius olema 30% suurem kui terasest sepistamisstantside oma; stantsiõõnsuse pinnakaredus tuleb kontrollida alla Ra0,8 μm ja hõõrdeteguri vähendamiseks 0,5-lt 0,05-le pihustatakse grafiidi{10}}vee{11}}põhist määrdeainet. Ettevõte töötas välja isotermilise sepistamisvormi TC11 titaanisulamist terade tootmiseks. Stabiliseerides stantsi temperatuuri 920 kraadi juures (temperatuuri erinevus toorikust alla või võrdne 30 kraadi) ja kasutades aeglaseks ekstrusiooniks 500-tonnist hüdraulilist pressi (deformatsioonikiirus 0,5 mm/s), parandati sepise pidevat voolavust edukalt 98% -ni, mis ületab tunduvalt tavapärase sepistamise 75%.

Temperatuurikontrollisüsteemi intelligentne uuendamine on titaanist sepistamisahjude tehnoloogilise iteratsiooni teine ​​​​tuum. Alla 850 kraadi suureneb titaanisulamite deformatsioonikindlus eksponentsiaalselt; näiteks on TC4 sulami deformatsioonikindlus 700 kraadi juures neli korda suurem kui 950 kraadi juures. Seetõttu peavad titaanist sepistamisahjud integreerima mitmeastmelised temperatuuri reguleerimise moodulid: kuumutusaste kasutab kuumutuskiiruse täpseks reguleerimiseks PID-algoritmi; sepistamisetapis kasutatakse kahekordset jälgimist infrapuna termomeetrite ja termopaaridega, et reguleerida küttevõimsust reaalajas; ja jahutusastmes kasutatakse astmelist õhkjahutust (kõigepealt kiire jahutamine 600 kraadi juures, seejärel loomulik jahutamine 300 kraadi juures), et vältida liiga kiirest jahutamisest tingitud ebanormaalset -faasisadet. Uurimisinstituudi poolt välja töötatud nutikas titaani sepistamisahi, millesse on lisatud 12 temperatuuriandurite komplekti ja AI-algoritme, on vähendanud sepistamise temperatuuri kõikumise vahemikku ±15 kraadilt ± 3 kraadile, suurendades TC18 titaanisulamist sepismaterjali toatemperatuuril tõmbetugevust 1100 MPa-lt 8 MPa-lt 25 MPa-le 1% 25 MPa-le.

Tehnoloogilised läbimurded titaanist sepisahjudes kujundavad ümber tipptasemel-tootmise piire, alates -lennukite mootorite turbiinketastest kuni süvamereallveelaevade survekeredeni-. Selle põhiväärtus ei seisne mitte ainult titaanisulamite täpse vormimise saavutamises, vaid ka materjali omaduste ülima potentsiaali vabastamises temperatuuri, pinge ja määrimise koordineeritud juhtimise kaudu. Arvsimulatsioonitehnoloogiate (nagu DEFORM-3D) ja tööstusliku Interneti sügava integreerimisega muutuvad titaani sepistamisahjud kogemuspõhiselt-andmepõhiseks, pakkudes usaldusväärsemat protsessikindlust titaanisulamite kasutamisel äärmuslikes keskkondades. See temperatuuri ja jõu täpne koosmõju viib Hiina tootmist lõpuks suurema täpsuse ja töökindluse suunas.