Ti-B25 titaanisulamist torude ekstrusiooni protsessi optimeerimine ja jõudluse analüüs

Ti-B25 titaanisulami kasutuselevõtu kiirendamiseks laevasidesüsteemides kasutati selles uuringus lõplike elementide tarkvara DEFORM-3D, et simuleerida toru ekstrusiooniprotsessi deformatsioonitemperatuuri 900 tingimustes. aste ja deformatsioonikiirus 0,1 s^-1, mis põhinevad varajases staadiumis loodud konstitutiivsel võrrandil ja kuumtöötlemisdiagrammiga optimeeritud protsessiparameetritel ning kontrollisid seda tegelike ekstrusioonikatsetega. Tulemused näitavad, et selle protsessi tingimustes ekstrudeeriti edukalt Ti-B25 titaanisulamist torutoorik läbimõõduga 62 mm × 12 mm, millel oli suurepärane pinnakvaliteet ja struktuuris ümberkristalliseerunud terad. Pärast lahuse vanandamist temperatuuril 830 kraadi /1h + 600 kraadi /8h näitas torutooriku tugevuse ja plastilisuse sobivus suurepäraselt, mis vastas täielikult laevaantennitorude kasutusnõuetele.

I. Lõplike elementide mudeli ehitus
1. Geomeetriline mudel
Joonisel 1 on kujutatud ekstrudeeritud tooriku ja matriitsi skemaatiline diagramm. Tooriku, ekstrusioonisilindri ja ekstrusioonivarda kolmemõõtmeline mudel konstrueeriti SolidWorksi tarkvara abil ja teisendati STL-failiks, mida DEFORM-3D tarkvara tuvastab.

Arvutusefektiivsuse parandamiseks lõigati ainult 1/4 torust peensilma (vt joonis 2), et tagada simulatsiooniprotsessi täpsus ja konvergents.

2. Konstitutiivne mudel
Tuginedes eelmisele uuringule Ti-B25 titaanisulami deformatsioonikäitumise kohta kõrgel temperatuuril, kasutab see simulatsioon spetsiifilist konstitutiivset võrrandit (konkreetne valem on siin välja jäetud ja kuvatakse pildi kujul), mis kirjeldab täpselt titaani reoloogilist käitumist. materjali erinevatel temperatuuridel ja deformatsioonikiirustel.

3. Parameetrite seadistus
Ti-B25 titaanisulami termilise töötlemise diagrammi järgi valitakse deformatsioonitemperatuuriks 900 kraadi ja deformatsioonikiiruseks on 0,1 s^-1 . Samal ajal seatakse tooriku ja matriitsi vaheliseks hõõrdeteguriks 0,3 ja soojusjuhtivuseks 5. Simulatsiooniprotsessis kasutatakse sammu suurust 0,5 mm, kokku 600 sammu ja andmed salvestatakse iga kord 2 sammu simulatsioonitulemuste ammendavuse tagamiseks.

II. Simulatsiooni tulemused ja analüüs
1. Stressivälja analüüs
Joonisel 3 on näidatud Ti-B25 titaanisulamist torutooriku pingevälja jaotus ekstrusiooniprotsessi erinevates etappides. Varajases staadiumis on suur pinge koondunud toru pea ja saba; ekstrusiooni edenedes suureneb pinge märkimisväärselt pärast esiotsa sisenemist ekstrusioonitünni ja pinge vabaneb kiiresti pärast suuruslindi läbimist. Maksimaalne ekvivalentpinge ilmneb jätkuvalt ekstrusioonitünni stantsi raadiuses.

2. Tüvevälja analüüs
Joonisel 4 on näidatud deformatsioonivälja muutused ekstrusiooniprotsessi ajal. Esialgne deformatsioon on väike ja toru läbides mõõterihma, suureneb pinge järsult, eriti mõõdulindi raadiuses, kus on lihtne moodustada deformatsiooni surnud tsoon, ning erilist tähelepanu tuleks pöörata.

3. Temperatuurivälja analüüs
Joonisel 5 on näidatud temperatuurivälja jaotus ekstrusiooniprotsessi ajal. Varajases staadiumis torutooriku pind jahtub soojusvahetuse tõttu ja deformatsiooniosa kuumeneb plastilise deformatsiooni töö soojusenergiaks muundamise tõttu, mille tulemuseks on tõsine ebaühtlane temperatuuriväli. Suurim ja madalaim temperatuuride erinevus on 170 kraadi, mis viitab sellele, et deformatsioonitemperatuuri tuleb rangelt kontrollida ja stantsi konstruktsiooni tuleb optimeerida.

III. Toru ekstrusioonikatse
1. Pinnakvaliteedi hindamine
Eksperimendis kasutatakse ekstrusiooniks deformatsioonitemperatuuri 900 kraadi, deformatsioonikiirust 0,1 s^-1 ja ekstrusioonikiirust 50 mm/s. Nagu on näidatud joonisel 6, on ekstrudeeritud torul kõrge sirge ja sile pind, kuid esiotsas on järsu temperatuuri languse ja ebastabiilse deformatsiooni tõttu väikesed vead, mis on normaalne nähtus.

2. Ruumitemperatuuri mehaanilised omadused
Ti-B25 titaanisulamist torul on tahke lahusega vanandamistöötluse tõttu suurepärane tugevuse ja plastilisuse sobivus, mis vastab laeva antennitorude rangetele nõuetele. See tulemus kontrollib numbrilise simulatsiooni täpsust ja protsessi parameetrite ratsionaalsust.