Czynniki wpływające na ciągnienie drutów ze stopów tytanu
Druty z tytanu i stopów tytanu są szeroko stosowane w ważnych dziedzinach, takich jak elementy złączne do zastosowań lotniczych, produkty 3C, oprawki okularów, części samochodowe, instrumenty medyczne i pręty spawalnicze. Zazwyczaj, gdy średnica drutów z tytanu i stopów tytanu jest o 30-40% większa od rozmiaru produktu końcowego, stosuje się ciągnienie na zimno w celu uzyskania produktów z drutu o wysokiej dokładności wymiarowej.
Proces ciągnienia na zimno i kontrola mikrostruktury produktu końcowego mają znaczący wpływ na wydajność drutów tytanowych i ze stopów tytanu. Główne czynniki wpływające na wydajność ciągnienia drutu, oprócz temperatury ciągnienia i prędkości ciągnienia, obejmują jakość surowca, parametry matrycy, warunki smarowania i trasę procesu ciągnienia.
1. Jakość surowca
Skład chemiczny: Zawartość głównych pierwiastków chemicznych i zanieczyszczeń nie może przekraczać dopuszczalnego zakresu. Pierwiastki takie jak wodór (H), tlen (O), azot (N), żelazo (Fe) i krzem (Si) mogą mieć znaczący wpływ na tytan. Na przykład wodór może powodować kruchość wodorową w stopach tytanu, dlatego podczas produkcji wymagana jest ścisła kontrola.
Jakość powierzchni: Powierzchnia drutu nie może mieć defektów, takich jak pęknięcia, zagięcia, blizny, uszy lub rozwarstwienia. Wady powierzchni, takie jak pęknięcia i zagięcia, mogą pojawiać się w surowcu w różnym stopniu. Te defekty mogą tworzyć pęknięcia na powierzchni, pod powierzchnią lub wewnątrz metalu, które mogą dalej rozwijać się podczas procesu ciągnienia, prowadząc do gwałtownego spadku wytrzymałości lub nawet pęknięcia. W przeciwieństwie do pęknięć, zagięcia nie są łatwo wykrywalne, ponieważ są często pokryte warstwami utleniania powierzchni i mogą utrzymywać się podczas ciągnienia.
2. Proces obróbki cieplnej
Proces obróbki cieplnej podczas ciągnienia na zimno obejmuje głównie wyżarzanie drutu, które obejmuje wstępne wyżarzanie surowca, wyżarzanie pośrednie po odkształceniu i wyżarzanie końcowe. Celem wstępnej obróbki i wyżarzania pośredniego jest zmniejszenie efektów utwardzania zgniotowego, zwiększenie ciągliwości i optymalizacja plastyczności, dzięki czemu materiał jest bardziej odpowiedni do następnego etapu procesu ciągnienia.
3. Matryce do rysowania
Metalowe matryce do ciągnienia są zazwyczaj wykonane z węglika spiekanego (YK6, YK8) lub materiałów diamentowych. Węglik spiekany składa się z węglika wolframu i kobaltu, przy czym węglik wolframu jest twardy i odporny na zużycie, służąc jako materiał szkieletowy, podczas gdy kobalt zwiększa wytrzymałość stopu. Matryce z węglika spiekanego są szeroko stosowane do ciągnienia różnych metali i drutów stopowych. Matryce diamentowe o wysokiej twardości i odporności na zużycie są droższe i trudniejsze w obróbce, dlatego są używane tylko do ciągnienia cienkich i ultracienkich drutów.
W zależności od kształtu przekroju poprzecznego otworu matrycy, standardowe matryce ciągarskie można podzielić na dwie formy: matryce łukowe i matryce stożkowe. Pierwsze są zazwyczaj używane do cienkich drutów, podczas gdy matryce stożkowe są powszechnie używane do rur, prętów i grubych drutów. W zależności od ich funkcji podczas ciągnienia, otwory matryc są zazwyczaj podzielone na cztery sekcje: stożek wejściowy (strefa podawania + strefa smarowania), stożek roboczy, strefa kalibrowania i stożek wyjściowy.
4. Proces rysowania
Redukcja na przejście: Stopy tytanu mają niską ciągliwość w temperaturze pokojowej, a granica plastyczności jest zbliżona do wytrzymałości na rozciąganie, co skutkuje wysokim współczynnikiem plastyczności. Podczas ciągnienia materiałów metalowych wytrzymałość materiału po wyjściu z matrycy musi być wyższa niż granica plastyczności materiału wewnątrz matrycy, aby zapobiec pękaniu drutu. Dlatego należy unikać bezmyślnego dążenia do nadmiernych redukcji na przejście podczas ciągnienia.
Całkowita redukcja: Wytrzymałość drutów ze stopu tytanu wzrasta wraz z całkowitą szybkością redukcji. Dzieje się tak głównie dlatego, że wraz ze wzrostem odkształcenia na zimno, mnożenie dyslokacji zachodzi w ziarnach metalu, zwiększając odporność materiału na odkształcenia plastyczne. Prowadzi to do umocnienia zgniotowego, które zwiększa siłę zrywającą i wytrzymałość na rozciąganie drutu. Jednak nadmierne umocnienie zgniotowe zmniejsza wytrzymałość drutu, jego zginanie i skręcanie, a w poważnych przypadkach staje się on kruchy, z bardzo niską wydajnością gięcia.
Prędkość ciągnienia: Prędkość ciągnienia jest kluczowym czynnikiem w procesie produkcji obróbki metali i ma znaczący wpływ na wydajność odkształconego metalu. Prędkość odkształcenia odnosi się do szybkości zmiany odkształcenia lub względnej objętości przemieszczenia na jednostkę czasu. Stopy tytanu są wrażliwe na prędkość odkształcenia, a różne prędkości odkształcenia znacząco wpływają na ich plastyczność i wydajność odkształcenia. W tych samych warunkach ciągnienia zwiększenie prędkości ciągnienia może poprawić wydajność pracy i zaoszczędzić energię, ale jakość drutu i gładkość procesu ciągnienia muszą być zapewnione.
