ما هي العوامل الرئيسية التي تؤثر على تدفق المعادن في قذف مادة التيتانيوم؟

يعد القولبة بالبثق طريقة مهمة لمعالجة البلاستيك لمواد التيتانيوم. حالة تدفق المعدن هي العوامل الأساسية لجودة المنتجات المبثوقة؛ يؤثر توحيدها بشكل مباشر على الخواص الميكانيكية ودقة الأبعاد وجودة سطح المنتجات. يمكن أن يسبب التدفق غير المتساوي عيوبًا، مثل تجاويف الانكماش والشقوق والفصل التركيبي.

 

 

التركيب البلوري والتركيب الكيميائي والخصائص الفيزيائية الحراريةمواد التيتانيومهي عوامل متأصلة. أثناء البثق، تحدد هذه العوامل سلوك تدفق المعدن وتؤثر بشكل مباشر على قدرة تشوه البلاستيك ومقاومة التدفق.

 

1. التركيب البلوري وخصائص تحول الطور

• التحول الطوري للتيتانيوم النقي: في درجة حرارة الغرفة، يكون -Ti مع درجة حرارة منخفضة-منخفضة اللدونة وتدفق غير متساو؛ فوق 882 درجة، فإنه يتحول إلى -Ti مع مرونة محسنة وتدفق أكثر انتظامًا.

 

• تأثير عناصر صناعة السبائك: -عناصر التثبيت مثل Al وSn تزيد من درجة حرارة تحول الطور؛ -عناصر التثبيت (Mo و V ) تقلل من درجة حرارة تحول الطور. مطلوب التحكم الدقيق في درجة الحرارة وفقًا للتركيبة لتتناسب مع التدفق الأمثل

2. التركيب الكيميائي ومحتوى الشوائب

• تأثير المكونات الرئيسية: تغيير -مقاومة التشوه واللدونة عند درجات الحرارة العالية؛ تؤدي الانحرافات في التكوين عن نطاق التصميم بسهولة إلى تدفق غير متساوٍ.

 

• تأثير الشوائب: تزيد O وN وC من المقاومة وتقلل من اللدونة. ومن المحتمل أن تؤدي إلى التشقق؛ كمية صغيرة من الحديد مفيدة لللدونة، ولكن الحديد الزائد يشكل مراحل هشة تعيق التدفق. تحتاج إلى رقابة صارمة على الشوائب.

3. الخصائص الفيزيائية الحرارية

• الموصلية الحرارية المنخفضة: من الصعب تبديد حرارة التشوه، وتكون عرضة لدرجات حرارة عالية محلية، مما يؤدي إلى مراكز ناعمة ذات تدفق سريع وحواف صلبة ذات تدفق بطيء، مما يشكل اختلافًا في سرعة التدفق.

 

• معامل التمدد الخطي الصغير: انكماش/تمدد منخفض الحجم، ولكن التحكم غير المناسب في درجة الحرارة سيولد إجهادًا حراريًا، مما يؤدي إلى تغيير اتجاه التدفق والتأثير على دقة الأبعاد.

 

 

1. درجة حرارة البثق

جوهر الأمر هو ضبط هيكل طور المادة من خلال التحكم في نطاق درجة الحرارة، وموازنة اللدونة والأداء.

• درجة الحرارة المنخفضة (تحت نقطة تحول الطور): ضعف اللدونة وسهولة التشقق وتدفق المعدن بشكل غير متساو، وهو ما يجب تجنبه قدر الإمكان.

 

• درجة الحرارة المتوسطة (بالقرب من نقطة تحول الطور): + منطقة الطور المزدوج-، التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في درجة الحرارة؛ وإلا فمن المرجح أن يحدث الإجهاد الداخلي.

 

• درجة حرارة عالية (فوق نقطة تحول الطور): مرونة جيدة وتدفق موحد، ولكن درجة الحرارة المرتفعة بشكل مفرط سوف تسبب نمو الحبوب وانخفاض القوة.

 

• مثال: يتم استخدام سبيكة Ti-6Al-4V بشكل شائع عند درجة 920-980 (+ منطقة الطور) لتحقيق التوازن بين اللدونة واستقرار الحبوب.

2. سرعة البثق

تنظيم استقرار التدفق عن طريق التحكم في وقت التشوه والحرارة.

• سرعة منخفضة: تدفق موحد وجودة سطحية جيدة، ولكن كفاءة إنتاج منخفضة وسهولة التصاق القالب.

 

• السرعة العالية: ارتفاع سريع في درجة الحرارة المحلية وتدفق متسارع، ولكنه عرضة "للتدفق المتقدم"، مما يؤدي إلى انحراف الأبعاد أو الشقوق.

 

• النقطة الأساسية: تتميز مواد التيتانيوم بموصلية حرارية منخفضة، لذا من الضروري التحكم الصارم في السرعة. السرعة الشائعة للتيتانيوم النقي هي 5-15 مم/ثانية، ولسبائك Ti-6Al-4V هي 3-10 مم/ثانية؛ يتجاوز 20 مم / ثانية من السهل حدوث عيوب.

3. نسبة النتوء

يعكس درجة تشوه المادة، مما يؤثر على انتظام التدفق وكثافته.

• نسبة البثق الصغيرة (<10): Small deformation, flow concentrated in the center, and easy "subsurface porosity" at the edges.

 

• Large extrusion ratio (>10): تشوه كافٍ، وتدفق موحد، وكثافة عالية، ولكن مقاومة تشوه كبيرة وسهولة تآكل القالب.

 

• مثال: 8-15 للمقاطع ذات الجدران الرقيقة و15-25 لقضبان التيتانيوم الصلبة، للتكيف مع متطلبات المنتج المختلفة.

4. شروط التشحيم

الوظيفة الأساسية: تقليل الاحتكاك بين القالب والمادة، وتسهيل التدفق المعدني الموحد، وتقليل تآكل القالب واستهلاك الطاقة.

• الشرط الرئيسي: درجة حرارة قذف مادة التيتانيوم عالية، ومن السهل أن تتعطل مواد التشحيم التقليدية؛ -يجب استخدام مواد تشحيم مقاومة لدرجات الحرارة العالية.

 

• الحل المفضل: يمكن لمواد التشحيم الزجاجية أن تشكل طبقة عازلة، مما يقلل معامل الاحتكاك من 0.3-0.5 إلى 0.1-0.2، كما يوفر العزل الحراري ويقلل الضرر.

 

• تحذير المخاطر: سيؤدي عدم كفاية التشحيم أو فشل المواد إلى "مناطق تدفق راكدة"، مما يتسبب في خدوش سطح المنتج والشقوق الداخلية.

 

تقوم مجموعة Ruihang لدينا باختيار المواد الخام بشكل صارم لإذابة سبائك التيتانيوم وصقلها، وتوفير قضبان وألواح التيتانيوم عالية الجودة- ومنتجات التيتانيوم الأخرى بعد المعالجة البلاستيكية لمواد التيتانيوم. لمزيد من التفاصيل يرجى التواصل معنا عبر البريد الإلكتروني:Sam.Rui@bjrh-titanium.com