طريقة استقامة الزحف الفراغي لمواد التيتانيوم

إن طريقة تقويم الزحف الفراغي لمواد التيتانيوم هي تقنية مصممة لمعالجة مشكلات الزنبرك العالي والقوة العالية للتيتانيوم وسبائك التيتانيوم في درجة حرارة الغرفة، مما يجعل التقويم التقليدي صعبًا لتلبية المتطلبات. اعتمادا على شكل مواد التيتانيوم (مثللوحات وأنابيب، وما إلى ذلك)، تختلف عمليات التقويم المحددة.

 

 

 

هذه الطريقة هي طريقة استقامة نهائية شائعة الاستخدام للوحات من قبل شركات مثل Boeing. جوهرها هو تطبيق الضغط من خلال فرق ضغط الفراغ، وتحقيق استقامة الزحف مع درجة الحرارة العالية، والتليين الكامل لتخفيف الضغط في وقت واحد. الخطوات المحددة هي كما يلي:

 

• تحضير تحميل الفرن: ضع صفيحة التيتانيوم المراد تقويمها على منصة خزفية ذات تسطيح عالٍ للغاية داخل فرن تقويم زحف مفرغ. قم بتغطية الجزء العلوي من اللوحة بمواد عازلة للحرارة مثل البودرة مثل الفيرميكوليت، ولف الطبقة الخارجية وختمها بطبقة بلاستيكية مقاومة للحرارة العالية-لتكوين مساحة مغلقة مستقلة نسبيًا، والتي لا تضمن تأثير العزل الحراري فحسب، بل تضع أيضًا الأساس لتطبيق الضغط اللاحق من خلال فرق الضغط.

 

• إخلاء الفراغ وارتفاع درجة الحرارة: قم بإخلاء الفرن باستخدام وحدة تفريغ مثل مضخة تفريغ الماء -، وعادةً ما يتم التحكم في درجة الفراغ ضمن نطاق 3325 - 7980Pa؛ وفي نفس الوقت، ابدأ بتسخين عناصر مثل الأقطاب الكهربائية المبردة بالماء-لرفع درجة الحرارة. استخدم طريقة تسخين بطيئة لتجنب الضغط الجديد في اللوحة الناتج عن الارتفاع المفاجئ في درجة الحرارة.

 

• زحف درجة الحرارة الثابتة: رفع درجة الحرارة إلى نطاق درجة حرارة التلدين لمواد التيتانيوم، تقريبًا 580 - 650 درجة، والحفاظ على درجة الحرارة الثابتة لمدة 5 - 8 ساعة. في هذه الحالة، تقل قوة الزحف لمادة التيتانيوم، ويعمل الضغط الجوي الخارجي بشكل موحد على اللوحة من خلال الفيلم البلاستيكي، مما يتسبب في تعرض الأجزاء المنحنية لتشوه الزحف تحت التأثير المشترك للضغط ودرجة الحرارة المرتفعة، مما يتناسب تدريجيًا مع الشكل المسطح للمنصة الخزفية. وفي الوقت نفسه، يتم أيضًا التخلص تدريجيًا من الإجهاد والضغوط الداخلية والخارجية المتبقية المتولدة أثناء عملية الإنتاج.

 

• التبريد وإزالة الفرن: بعد الانتهاء من مرحلة درجة الحرارة الثابتة، قم بتبريد الفرن من خلال أجهزة مثل أنابيب تبريد الهواء- المتصلة بخط أنابيب التفريغ. يمكن أن تستغرق عملية التبريد بأكملها 20 - 30 ساعة. عندما تنخفض درجة الحرارة إلى ما يقرب من 80 درجة، يمكن إزالة اللوحة من الفرن. تتميز اللوحة النهائية بتسطيح عالٍ وتقريباً لا تحتوي على زنبرك.

 

,

مصدر الصورة: التقرير الفني لشركة NIPPON STEEL رقم . 62، يوليو 1994

 

 

بالنسبة للأنابيب المصنوعة من سبائك التيتانيوم -عالية القوة والتي تبلغ قوة إنتاجها أكبر من أو تساوي 700 ميجاباسكال، أو-قطر مساوي لها وقطرها غير-متساوي-أنابيب رقيقة-من سبائك التيتانيوم ذات قطر كبير-نسبة سمك لا يمكن معالجتها بواسطة آلات التقويم، يتم استخدام طريقة تسوية تجمع بين فرن تفريغ رأسي ووزن ذاتي-وتوتر ثقل موازنة اعتمد. الخطوات هي كما يلي:

 

• المعالجة المسبقة للأنابيب: بالنسبة للأنابيب ذات الجدران الرفيعة- ذات القطر الكبير-نسبة السُمك، أدخل أنبوبًا فولاذيًا متساويًا في الطول- داخل الأنبوب لمنع الأنبوب من أن يصبح بيضاوي الشكل أثناء الاستقامة؛ ثم قم بحفر ثقوب في الأطراف العلوية والسفلية للأنبوب، وأدخل قضبان فولاذية على التوالي. يتم استخدام القضيب الفولاذي العلوي للرفع، ويستخدم القضيب الفولاذي السفلي لتعليق الأوزان.

 

• تكوين الرفع والثقل الموازن: ارفع الطرف العلوي للأنبوب في فرن المعالجة الحرارية الفراغية العمودي من خلال القضيب الفولاذي، وقم بتعليق الأوزان على القضيب الفولاذي السفلي. يجب أن يتطابق مركز ثقل الأوزان مع محور الأنبوب. يجب حساب كتلة الأوزان بدقة، والتي يجب أن تلبي نطاق "قوة إنتاج الأنبوب عند درجة حرارة المعالجة الحرارية × 10⁻⁴ × مساحة مقطعية - للأنبوب - كتلة الأنبوب" إلى "3 × قوة إنتاج الأنبوب عند درجة حرارة المعالجة الحرارية × 10⁻⁴ × مساحة مقطعية - للأنبوب - كتلة الأنبوب"، وذلك لتجنب استقامة غير فعالة بسبب الوزن غير الكافي أو استطالة الأنبوب بسبب الوزن الزائد.

 

• التفريغ الفراغي والمعالجة الحرارية: أولاً، قم بإخلاء الفرن إلى درجة فراغ أقل من 1×10⁻²Pa، ثم قم بتشغيل جهاز التسخين لرفع درجة الحرارة إلى 500 - 600 درجة، والحفاظ على درجة الحرارة لمدة 5 - 8 ساعة. تحت تأثير جاذبيته وشد الأوزان، يتعرض الأنبوب لتشوه زحف على طول الاتجاه المحوري، مما يؤدي إلى تصحيح الأجزاء المنحنية تدريجيًا.

 

• استكمال التبريد: بعد المعالجة الحرارية، املأ الفرن بالأرجون من أجل التبريد السريع. عندما تنخفض درجة الحرارة إلى أقل من 100 درجة، يمكن إزالة الأنبوب من الفرن. يمكن أن تكون استقامة الأنبوب المعالج بهذه الطريقة أقل من أو تساوي 1 مم/م، وهو ما يمكن أن يلبي متطلبات -التطبيقات ذات الدقة العالية.

 

مراجع:

[1] ميتسو إلشي، ياسوتاكا أندو، إيساو ناجاي، 《التقرير الفني لشركة نيبون ستيل رقم . 62، يوليو 1994 يعبرنيبون ستيل، 1994، UDC621: 46-47 https://www.nipponsteel.com/en/tech/report/nsc/pdf/6208.pdf