Schmiedetechnologie von Titanlegierungen

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Schmiedetechnologie einer Titanlegierung

Titanlegierung hat ausgezeichnete Eigenschaften wie hohe Festigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit, nicht magnetisch, gute Schweißleistung und eine Reihe weiterer Vorteile wie Supraleitfähigkeit, Wasserstoffspeicherung und Gedächtnis. Daher Titanlegierungen werden häufig in einigen hochmodernen Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt, der Militärindustrie, der Schiffsentwicklung und der Petrochemie eingesetzt. Bei der Anwendung verschiedener Titanlegierungsprodukte werden Schmiedestücke hauptsächlich in Gasturbinenverdichterscheiben und medizinischen künstlichen Knochen verwendet, die eine hohe Festigkeit, Zähigkeit und hohe Zuverlässigkeit erfordern. Somit ist bei Schmiedestücken nicht nur eine hohe Maßhaltigkeit erforderlich, sondern auch Werkstoffe mit hervorragenden Eigenschaften und hoher Stabilität. In diesem Artikel werfen wir einen Blick auf die Schmiedetechnologie von Titanlegierungen .

Schmiedetechnologie von Titanlegierungen

Bevor wir weitermachen, werfen wir einen Blick auf einige Anwendungen von Schmiedestücken aus Titanlegierungen.

Anwendungen von Schmiedestücken aus Titanlegierung

1. Luft- und Raumfahrtbereich

50 % der weltweiten Titanmaterialien werden in der Luft- und Raumfahrt verwendet. 30 % der Karosserie von Militärflugzeugen verwenden eine Titanlegierung, und die Menge an Titan in zivilen Flugzeugen nimmt allmählich zu. Berichten zufolge verwendet die Boeing 787 mehr als 15% Titan. Die für den Körper verwendete Titanlegierung wird repräsentiert durch Ti-6Al-4V Legierung, die die höchste Sicherheit bietet. In der Luft- und Raumfahrt werden Schmiedestücke aus Titanlegierungen in den Treibstofftanks von Raketen- und Satellitenantriebsmotoren, den Schaufeln von Flüssigtreibstoff-Turbopumpen und dem Einlassabschnitt von Saugpumpen verwendet.

2. Turbinenschaufeln für die Stromerzeugung

Die Verlängerung der Schaufeln der Dampfturbine zur thermischen Stromerzeugung ist eine wirksame Maßnahme zur Verbesserung des Wirkungsgrads der Stromerzeugung, jedoch erhöht eine Verlängerung der Schaufeln die Belastung des Rotors. Die Verwendung von Schmiedestücken aus Titanlegierung als Klingen kann die Belastung reduzieren und die Verwendung von 1 m langem Ti-6Al-4V Leichtmetallschaufeln am Ende einer schnell rotierenden Dampfturbine wurden 1991 in die Praxis umgesetzt.

Die Schmiedetechnologie der Titanlegierung

Bei der thermischen Bearbeitung von Titanlegierungen ist die Erwärmungstemperatur sehr wichtig. Wenn die Temperatur niedriger ist, ist der Verformungswiderstand größer und es treten leicht Fehler wie Risse auf. Gleichzeitig besteht auch eine große Abhängigkeit von der Umformgeschwindigkeit während des Warmumformprozesses. Während der Präzisions-Warmgesenkbearbeitung aus Titanlegierung wird die Temperatur des Schmiedegesenks auf die gleiche oder höher als die des Schmiedens erhitzt, was den Temperaturabfall des Schmiedens während des Schmiedens verhindern kann.

1. Schmiedetechnologie von Motorscheibenteilen

Scheibenteile für Flugzeugtriebwerke erfordern eine hohe Dauerfestigkeit und Bruchzähigkeit und Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo Legierungsteile werden im Mitteltemperaturbereich von 700 K verwendet. Das traditionelle Verarbeitungsverfahren ist Schmieden in der &agr;-&bgr;-Zone, und seine Struktur ist eine &bgr;-Phase, gleichachsige &agr;-Körner und eine feine nadelartige &agr;-Zweiphasenstruktur, und der Bruchzähigkeitswert ist niedrig. Um diesen Punkt zu verbessern, wurde ein Betaschmiedeverfahren mit Erwärmung in der Betazone entwickelt.

Das β-Schmiedeverfahren ist das Warmschmieden oberhalb der β-Phasenübergangstemperatur, was zu Rekristallisation führt, so dass die Schmiedetemperatur und die Verarbeitungsverformung einen großen Einfluss auf die Materialeigenschaften haben und es darf während des Schmiedens nicht nachgewärmt werden, um die Verformung zu stoppen.

Daher müssen die Schmiedetemperatur und das Ausmaß der Verformung beim β-Schmieden streng kontrolliert werden. Für die Ti-6Al-2Sn-4Zr-Mo-Legierung liegt die Verarbeitungstemperatur im Bereich von 1073 bis 1323 K, und es muss eine ausreichende Verarbeitungsverformung vorliegen, die Schmiedestruktur ist vollständig nadelförmig und der Bruchzähigkeitswert wird verbessert.

2. Schmiedetechnologie für Turbinenschaufeln

Turbinenschaufeln sind sehr dünn und die Temperatur fällt während des Schmiedeprozesses schnell ab, daher muss die Form genau konstruiert werden. Gegenwärtig wird ein Verfahren entwickelt, um die Auf- und Abblasenergie effektiv zu nutzen, um die Schaufeloberfläche zu formen. Zuerst wird das Planschmieden durchgeführt, dann das Biegen und schließlich das Präzisionsschmieden.

3. Ringherstellungstechnologie

Motorlüftergehäuse und Kompressorgehäuse verwenden alle ein Ti-6Al-4V-Legierungswalzverfahren. Bei Titanlegierungsprodukten mit relativ hohen Materialkosten ist die Reduzierung des Materialeinsatzes sehr effektiv bei der Kostensenkung. Im Allgemeinen wird die Near-Net-Shape-Technologie verwendet. Mit dieser Technologie wird die Materialmenge um mehr als 55% reduziert. Bei der Verarbeitung dicker Ringe ist es zur Vermeidung von Rissen notwendig, so viel Druck wie möglich auszuüben, und es sollte auf die Kontrolle der Struktur und des Temperaturabfalls des Rings während der Verarbeitung geachtet werden.

Kurz gesagt erfordert die Herstellung von Schmiedestücken aus Titanlegierungen die richtige Verarbeitungstemperatur und die richtige Verformung, um hochwertige Schmiedestücke zu erhalten. Aus diesem Grund ist es bei der Herstellung von Titanschmiedestücken erforderlich, die Eigenschaften von Titanlegierungen voll auszuschöpfen. Um hochwertige Schmiedestücke zu erhalten, müssen die Schmiedetemperatur und die plastische Verformung während der Produktion richtig kontrolliert werden.

Schlussfolgerung 

Vielen Dank für das Lesen unseres Artikels und hoffen, dass er Ihnen helfen kann, die Schmiedetechnologie von Titanlegierungen besser zu verstehen . Wenn Sie mehr über Titan und Titanlegierungen erfahren möchten, empfehlen wir Ihnen den Besuch von Advanced Refractory Metals (ARM) für weitere Informationen.

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