Sechs Faktoren, die den Metallfluss während der Extrusion von Titanlegierungsmaterialien beeinflussen
Die Wärmeleitfähigkeit von Titanstangen und Stangenknüppeln aus Titanlegierung ist gering, was zu einem großen Temperaturunterschied zwischen der Oberflächenschicht und der Innenschicht während der Heißextrusion führt. Wenn die Temperatur des Extrusionszylinders 400 Grad beträgt, kann der Temperaturunterschied 200 bis 250 Grad erreichen. Unter dem gemeinsamen Einfluss der Luftansaugverfestigung und des großen Temperaturunterschieds im Knüppelabschnitt erzeugt das Metall an der Oberfläche und in der Mitte des Knüppels sehr unterschiedliche Festigkeitseigenschaften und plastische Eigenschaften, was zu einer sehr ungleichmäßigen Verformung während des Extrusionsprozesses führt. In der Mitte wird eine große zusätzliche Zugspannung erzeugt, die zur Quelle von Rissen und Sprüngen auf der Oberfläche des extrudierten Produkts wird. Das Heißextrusionsverfahren von Titanstangen und Stangenprodukten aus Titanlegierung ist komplizierter als das von Aluminiumlegierungen, Kupferlegierungen und sogar Stahl, was durch die besonderen physikalischen und chemischen Eigenschaften von Titanstangen und Stangen aus Titanlegierung bestimmt wird.
Die Forschung zur Metallfließdynamik von industriellen Titanlegierungen zeigt, dass in dem Temperaturbereich, der den unterschiedlichen Phasenzuständen jeder Legierung entspricht, das Fließverhalten von Metallen stark unterschiedlich ist. Daher ist einer der Hauptfaktoren, die die Extrusionsfließeigenschaften von Titanstäben und Titanlegierungsstäben beeinflussen, die Knüppelerwärmungstemperatur, die den Übergangszustand der Metallphase bestimmt. Der Metallfluss ist gleichförmiger, wenn er bei der Temperatur des a- oder a-plus-P-Phasenbereichs extrudiert wird, als bei der Temperatur des p-Phasenbereichs. Es ist sehr schwierig, eine hohe Oberflächenqualität für extrudierte Produkte zu erhalten. Bisher mussten beim Strangpressen von Stäben aus Titanlegierungen Schmiermittel verwendet werden. Der Hauptgrund dafür ist, dass Titan bei Temperaturen von 980 Grad und 1030 Grad ein Eutektikum mit Formmaterialien aus Eisen- oder Nickelbasislegierungen bildet, was zu starkem Verschleiß der Form führt.
Die Hauptfaktoren, die den Metallfluss während der Extrusion beeinflussen:
1) Extrusionsverfahren. Die Rückwärtsextrusion hat einen gleichmäßigeren Metallfluss als die Vorwärtsextrusion, die Kaltextrusion hat einen gleichmäßigeren Metallfluss als die Warmextrusion und die geschmierte Extrusion hat einen gleichmäßigeren Metallfluss als die nicht geschmierte Extrusion. Die Beeinflussung des Extrusionsverfahrens wird durch Veränderung der Reibungsverhältnisse erreicht.
2) Extrusionsgeschwindigkeit. Mit zunehmender Extrusionsgeschwindigkeit nimmt die Inhomogenität des Metallflusses zu.
3) Extrusionstemperatur. Der ungleichmäßige Metallfluss verstärkt sich, wenn die Extrusionstemperatur ansteigt und der Verformungswiderstand des Knüppels abnimmt. Wenn während des Extrusionsprozesses die Heiztemperatur des Extrusionszylinders und der Form zu niedrig und die Metalltemperaturdifferenz zwischen der Außenschicht und der Mittelschicht groß ist, nimmt die Ungleichmäßigkeit des Metallflusses zu. Je besser die Wärmeleitfähigkeit des Metalls ist, desto gleichmäßiger ist die Temperaturverteilung an der Stirnseite des Knüppels.
4) Metallfestigkeit. Wenn andere Bedingungen gleich sind, ist der Metallfluss um so gleichmäßiger, je höher die Metallfestigkeit ist.
5) Formwinkel. Je größer der Formwinkel (d. h. der Winkel zwischen der Endfläche der Form und der Mittelachse) ist, desto ungleichmäßiger ist die Metallfließfähigkeit. Wenn die Mehrlochdüse zum Extrudieren verwendet wird, sind die Düsenlöcher angemessen angeordnet und der Metallfluss neigt dazu, gleichmäßig zu sein.
6) Verformungsgrad. Wenn der Verformungsgrad zu groß oder zu klein ist, wird der Metallfluss ungleichmäßig.
