Bending characteristics of Titanium Alloy
1. Εμπορικά καθαρόςτιτανίου (CP Ti: Gr1, Gr2, Gr3, Gr4)
Τύπος: α κράμα
Χαρακτηριστικά: Καλύτερη κάμψη: το τιτάνιο CP έχει την καλύτερη κάμψη όλωνκράμα τιτανίουs. Χαμηλότερη αντοχή (Gr1 είναι η πιο μαλακή, Gr4 είναι η πιο σκληρή), υψηλότερη ευελιξία.
Χαμηλή αντοχή: Σχετικά χαμηλή αντοχή απόδοσης και ελαστική μονάδα σημαίνουν ότι η αντοχή είναι μικρότερη από εκείνη των κραμάτων τιτανίου υψηλής αντοχής, καθιστώντας ευκολότερο τον έλεγχο του τελικού σχήματος.
Χαμηλή τάση ρωγμών: Η υψηλή ευελιξία το καθιστά λιγότερο επιρρεπείς σε ρωγμές σε μεγαλύτερες ακτίνες κάμψης.
Ελάχιστη ακτίνα κάμψης: Συνήθως μπορούν να επιτευχθούν σχετικά μικρές ακτίνες κάμψης (για παράδειγμα, για λεπτές πλάκες, η ελάχιστη εσωτερική ακτίνα R μιας κάμψης 90 ° μπορεί να είναι 1-2 φορές το πάχος της πλάκας t).
Εφαρμογές: Χημικά, θαλάσσια, ιατρικά εμφυτεύματα (Gr2, Gr4), καταναλωτικά προϊόντα και άλλοι τομείς που απαιτούν αντοχή στη διάβρωση και καλή διαμορφωσιμότητα.
2. Ti-3Al-2.5V (Gr 9)
Τύπος: Κοντά στο κράμα α
Χαρακτηριστικά: Καλή καμπτότητα: Η δύναμη είναι περίπου 50% υψηλότερη από το Gr2, αλλά εξακολουθεί να διατηρεί καλή ευελιξία. Η απόδοση κάμψης είναι μεταξύ τιτανίου CP και Ti-6Al-4V.
Μέτριο springback: Springback είναι μεγαλύτερο από το τιτάνιο CP, αλλά μικρότερο από το Ti-6Al-4V.
Ελάχιστη ακτίνα κάμψης: Λίγο μεγαλύτερη από το τιτάνιο CP, αλλά ακόμα καλύτερη από τα περισσότερα κράματα α-β. Για παράδειγμα, μπορεί να απαιτηθεί R≥2t.
Εφαρμογή: Αεροπορικοί υδραυλικοί σωλήνες, πλαίσια ποδηλάτων, αθλητικός εξοπλισμός (λαμβάνοντας υπόψη την αντοχή, τη διαμόρφωση και το βάρος).
3. Ti-6Al-4V (Gr 5)
Τύπος: α-β κράμα (χρησιμοποιείται πιο συχνά)
Χαρακτηριστικά: Μέτρια έως κακή κάμψιμη ικανότητα: Αυτό είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο κράμα τιτανίου, αλλά είναι επίσης μία από τις πιο δύσκολες κοινές βαθμίδες για κάμψιμο.
Υψηλή springback: Η υψηλή αντοχή απόδοσης και η υψηλή ελαστική μονάδα οδηγούν σε ακραία springback. Ο σχεδιασμός του τύπου πρέπει να κάνει σημαντική αντιστάθμιση (υπερκάμψη), διαφορετικά είναι δύσκολο να επιτευχθεί η γωνία στόχου. Η ποσότητα του springback μπορεί να είναι αρκετές φορές μεγαλύτερη από αυτή του ήπιου χάλυβα.
Υψηλή τάση για ρωγμή: σχετικά χαμηλή ευελιξία (ειδικά σε σύγκριση με το τιτάνιο CP).
Ευαισθητής στην ακτίνα κάμψης: απαιτεί μεγάλη ελάχιστη ακτίνα κάμψης. Για καμπύλες 90°, συνήθως απαιτείται ελάχιστη εσωτερική ακτίνα R≥3t (πάχος πλάκας), ή ακόμη και R≥4t ή περισσότερο, ειδικά όταν η κατεύθυνση κάμψης είναι κάθετη στην κατεύθυνση κύλισης. Η προσπάθεια μιας μικρότερης ακτίνας θα οδηγήσει εύκολα σε ρωγμές εξωτερικά.
Ευαισθητή στα ελαττώματα της επιφάνειας: γρατζουνιές, κλπ. μπορούν να γίνουν πηγές ρωγμών.
Σκληροποίηση εργασίας: υψηλός ρυθμός σκληρότητας εργασίας, πολλαπλές καμπύλες ή μικρές καμπύλες βήματος θα αυξήσουν τον κίνδυνο ρωγμής.
Επιρροή θερμοκρασίας: θέρμανση (150-300 ° C) μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τις ιδιότητες κάμψης:
Μειώνει το ρεολογικό άγχος και μειώνει την απαιτούμενη δύναμη κάμψης.
Βελτιώνει την ευελιξία και επιτρέπει μικρότερη ακτίνα κάμψης (ενδεχομένως μέχρι R≥2t).
Μειώνει το ποσό του springback.
Η καυτή κάμψη είναι μια κοινή μέθοδος επεξεργασίας πολύπλοκων σχημάτων Ti-6Al-4V ή μικρών ακτίνων.
Εφαρμογές: Αεροδιαστημικά δομικά μέρη, εξαρτήματα κινητήρα, αυτοκίνητα υψηλής απόδοσης, ιατρικά εμφυτεύματα, στρατιωτική βιομηχανία και άλλοι τομείς που απαιτούν υψηλή αντοχή, καλή απόδοση κόπωσης και μέτρια αντοχή στη θερμότητα.
4. Ti-6Al-4V ELI (Gr 23)
Τύπος: α-β κράμα (εξαιρετικά χαμηλή έκδοση κενού του Ti-6Al-4V)
Χαρακτηριστικά: Οι βασικές ιδιότητες είναι παρόμοιες με το Gr5 (υψηλό springback, απαιτείται μεγάλη ακτίνα κάμψης, εύκολο να σπάσει).
Λίγο καλύτερη κάμψιμη ικανότητα: Η χαμηλότερη περιεκτικότητα σε οξυγόνο, άζωτο και σίδηρο καθιστά την ευελιξία του ελαφρώς καλύτερη από το τυποποιημένο Gr5. Αυτό σημαίνει ότι υπό τις ίδιες συνθήκες, η τάση ρωγμής μπορεί να είναι ελαφρώς χαμηλότερη και η επιτρεπόμενη ακτίνα κάμψης μπορεί να μειωθεί ελαφρώς (αλλά ακόμα πολύ μεγαλύτερη από το τιτάνιο CP).
Το Springback είναι ακόμα μεγάλο.
Εφαρμογές: Χρησιμοποιείται κυρίως σε πεδίους με εξαιρετικά υψηλές απαιτήσεις αντοχής σε κατάγματα, όπως χειρουργικά εμφυτεύματα και κρυογενείς δοχεία. Η βελτίωση των ιδιοτήτων κάμψης είναι περιορισμένη και εξακολουθεί να απαιτεί προσοχή.
5. β κράματα (όπως Ti-15V-3Cr-3Al-3Sn, Ti-3Al-8V-6Cr-4Mo-4Zr (βήτα C), Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr)
Τύπος: β κράμα (συνήθως σχηματίζεται στην κατάσταση επεξεργασίας διαλύματος (ST))
Χαρακτηριστικά: Εξαιρετική κρύα κάμψη (στην κατάσταση που επεξεργάζεται το διάλυμα): Αυτό είναι ένα από τα μεγαλύτερα πλεονεκτήματα των β κραμάτων.
Πολύ χαμηλή αντοχή απόδοσης/υψηλή ελαστικότητα: Χαμηλή αντοχή στην κατάσταση ST και πολύ υψηλή ελαστικότητα (έως 20%+).
Πολύ μικρή ελάχιστη ακτίνα κάμψης: Στην κατάσταση ST, μπορεί να επιτευχθεί πολύ μικρή ακτίνα κάμψης, ακόμη και κοντά σε R = 0,5t (ανάλογα με το συγκεκριμένο κράμα και το πάχος), η οποία είναι πολύ καλύτερη από τα κράματα α-β.
Χαμηλή αντοχή απόδοσης σημαίνει σχετικά μικρή αντοχή απόδοσης.
Χαμηλή τάση ρωγμών: Η υψηλή ευελιξία καθιστά λιγότερο πιθανό να ρωγμεί ακόμη και υπό σοβαρή κάμψη.
Βασικά σημεία: Απαιτείται σκληρότητα ηλικίας μετά τη διαμόρφωση: Η κάμψη γίνεται συνήθως σε μαλακή κατάσταση (ST) για να επιτευχθεί η καλύτερη διαμόρφωση. Η θεραπεία γήρανσης είναι απαραίτητη μετά το σχηματισμό για να επιτευχθεί η απαιτούμενη υψηλή αντοχή. Η θεραπεία γήρανσης θα προκαλέσει μεταβολές διαστάσεων (συρρίκνωση) και πρέπει να ληφθεί υπόψη στο σχεδιασμό καλούπιων και τον σχεδιασμό διαδικασίας.
Υψηλό κόστος: Τα κόστη πρώτων υλών είναι συνήθως υψηλότερα από το Ti-6Al-4V.
Εφαρμογή: Χρησιμοποιείται κυρίως για αεροδιαστημικά δομικά μέρη, ελατήρια κ.λπ. που απαιτούν εξαιρετικά περίπλοκα σχήματα, μικρή ακτίνα κάμψης ή υψηλή κρύα διαμόρφωση. Χρησιμοποιήστε την εξαιρετική κρύα διαμόρφωσή του για να επεξεργαστείτε σύνθετα μέρη και στη συνέχεια να αποκτήσετε υψηλή αντοχή μέσω της γήρανσης.
Περίληψη των βασικών παραγόντων:
1. Springback: β κράμα (ST) < CP Ti ≈ Ti-3Al-2,5V < Ti-6Al-4V ELI < Ti-6Al-4V (αύξηση springback). Η υψηλή αντοχή απόδοσης και η υψηλή ελαστική μονάδα είναι οι κύριες αιτίες του μεγάλου springback.
2. Ελάχιστη ακτίνα κάμψης (τάση ρωγμής): *β κράμα (ST) < CP Ti < Ti-3Al-2,5V < Ti-6Al-4V ELI < Ti-6Al-4V (αυξάνοντας το ελάχιστο R, αυξάνοντας την τάση ρωγμής). Η ευελιξία είναι ο κύριος καθοριστικός παράγοντας.
3. Θερμοκρασία: Κρίσιμη για άλφα-βήτα κράματα όπως Ti-6Al-4V. Η κατάλληλη θέρμανση (150-300°C) μπορεί να μειώσει σημαντικά την ελάχιστη ακτίνα κάμψης, τη δύναμη κάμψης και το springback. Τα κράματα τιτανίου CP και βήτα (ST) μπορούν συνήθως να λυγίζονται καλά σε θερμοκρασία δωματίου.
4. Κατεύθυνση κάμψης: Η κάμψης σε σχέση με την κατεύθυνση κυλίσματος φύλλων επηρεάζει την ελάχιστη ακτίνα κάμψης και τον κίνδυνο ρωγμής (γενικά υψηλότερος κίνδυνος για εγκάρσια κάμψης).
5. Ποιότητα επιφάνειας: Υψηλής ποιότητας, ελαττωματικές επιφάνειες είναι κρίσιμες για την κάμψη όλων των κραμάτων τιτανίου, ειδικά Ti-6Al-4V.
6. Σχεδιασμός νεκρών: Ειδικά σχεδιασμένο για το μεγάλο springback (ειδικά Ti-6Al-4V) και τα χαρακτηριστικά ροής υλικών (όπως η κατάλληλη γωνία R κενού νεκρών, έλεγχος δύναμης τύπου).
7. Λίπανση: Χρησιμοποιήστε κατάλληλα λιπαντικά για να μειώσετε την τριβή και το ξύσιμο.
Προτάσεις επιλογής:
1. Ακολουθώντας την ελάχιστη ακτίνα κάμψης/σύνθετο σχήμα: β κράματα (όπως Ti-15-3-3-3, βήτα C) προτιμούνται, αλλά η συρρίκνωση και το κόστος γήρανσης πρέπει να ληφθούν υπόψη.
2. Καλή καμπιμότητα και μέτρια αντοχή: Ti-3Al-2.5V (Gr9) είναι ένας καλός συμβιβασμός μεταξύ τιτανίου CP και Ti-6Al-4V.
3. Η καλύτερη αντοχή κάμψης/διάβρωσης προτιμάται, και οι απαιτήσεις αντοχής δεν είναι υψηλές: βιομηχανικό καθαρό τιτάνιο (Gr1, Gr2).
4. Εφαρμογές υψηλής αντοχής (απαιτείται κάμψη): Ti-6Al-4V (Gr5) ή Gr23 (ELI) είναι οι κύριες επιλογές,
5. Αστερά προσκολλήστε στην ελάχιστη προδιαγραφή ακτίνας κάμψης (συνήθως R ≥ 3t ή μεγαλύτερη).
6. Σκεφτείτε έντονα την καυτή κάμψη για να βελτιώσετε την απόδοση.
7. Σχεδιάστε προσεκτικά το καλούπι για να αντισταθμίσετε το springback.
8. Εξασφαλίστε την τέλεια ποιότητα επιφάνειας φύλλων.
Η κατανόηση των ιδιοτήτων κάμψης του πυρήνα των διαφορετικών βαθμών κραμάτων τιτανίου (springback, ελάχιστη ακτίνα κάμψης, ευαισθησία στη θερμοκρασία) και η επιλογή υλικών και διαδικασιών σχεδιασμού με βάση τις συγκεκριμένες απαιτήσεις εφαρμογής (αντοχή, πολυπλοκότητα σχήματος, κόστος) είναι τα κλειδιά για την επιτυχή επίτευξη επεξεργα
