Метод вакуумной ползучести для титановых материалов

Метод вакуумной ползучести титановых материалов представляет собой технологию, предназначенную для решения проблем высокой упругости и высокой прочности титана и титановых сплавов при комнатной температуре, которые затрудняют выполнение требований традиционной правки. В зависимости от формы титановых материалов (таких какплиты, трубыи т. д.), конкретные процессы правки различаются.

 

 

 

Этот метод широко используется такими предприятиями, как Boeing, для окончательной правки пластин. Его суть заключается в приложении давления за счет разницы давлений в вакууме, достижении ползучести в сочетании с высокой температурой и полном отжиге для одновременного снятия напряжения. Конкретные шаги заключаются в следующем:

 

• Подготовка к загрузке печи: Поместите титановую пластину, подлежащую правке, на керамическую платформу с чрезвычайно высокой плоскостностью внутри вакуумной печи ползучей правки. Покройте верхнюю часть плиты порошкообразными теплоизоляционными материалами, такими как вермикулит, а внешний слой оберните и загерметизируйте высоко-термостойкой пластиковой пленкой, чтобы образовать относительно независимое замкнутое пространство, которое не только обеспечивает эффект теплоизоляции, но и закладывает основу для последующего приложения давления за счет разницы давлений.

 

• Вакуумирование и повышение температуры: вакуумируйте печь с помощью вакуумного устройства, такого как водяной-циркуляционный вакуумный насос, обычно контролируя степень вакуума в диапазоне 3325 - 7980Па; в то же время включите нагревательные элементы, такие как электроды с водяным-охлаждением, чтобы повысить температуру. Используйте метод медленного нагрева, чтобы избежать новых напряжений в пластине, вызванных внезапным повышением температуры.

 

• Ползучесть при постоянной температуре: поднимите температуру до диапазона температур отжига титановых материалов, примерно 580 - 650 градусов, и поддерживайте постоянную температуру в течение 5 - 8 часов. В этом состоянии предел ползучести титанового материала снижается, а внешнее атмосферное давление равномерно действует на пластину через пластиковую пленку, вызывая деформацию ползучести изогнутых деталей под совместным действием давления и высокой температуры, постепенно приобретая плоскую форму керамической платформы. При этом постепенно устраняются деформации, а также внутренние и внешние остаточные напряжения, возникающие в процессе производства.

 

• Охлаждение и демонтаж печи. После завершения этапа поддержания постоянной температуры охладите печь с помощью таких устройств, как трубы с воздушным-охлаждением, подключенные к вакуумному трубопроводу. Весь процесс охлаждения может занять 20 - 30 часов. Когда температура упадет примерно до 80 градусов, пластину можно будет вынуть из печи. Готовая пластина имеет высокую плоскостность и практически не имеет упругого возврата.

 

,

Источник изображения: ТЕХНИЧЕСКИЙ ОТЧЕТ NIPPON STEEL №. 62, ИЮЛЬ 1994 г.

 

 

Для труб из высоко-прочных титановых сплавов с пределом текучести, превышающим или равным 700 МПа или равным-диаметру и не-равным-диаметрам, тонкостенным трубам из титанового сплава с большим диаметром-толщиной, которые невозможно обрабатывать на правильных машинах, применяется метод правки, сочетающий в себе вертикальную вакуумную печь с собственным-весом и натяжением противовеса. Шаги следующие:

 

• Предварительная обработка труб. Для тонкостенных-труб с большим диаметром-толщиной вставьте внутрь трубы стальную трубу такой же-длины, чтобы труба не стала эллиптической во время выпрямления; затем просверлите отверстия на верхнем и нижнем концах трубы и вставьте соответственно стальные стержни. Верхний стальной стержень используется для подъема, а нижний стальной стержень используется для подвешивания грузов.

 

• Конфигурация подъема и противовеса: Поднимите верхний конец трубы в вертикальной вакуумной печи для термообработки через стальной стержень и подвесьте грузы на нижнем стальном стержне. Центр тяжести грузов должен совпадать с осью трубы. Необходимо точно рассчитать массу грузов, которая должна соответствовать диапазону от «предел текучести трубы при температуре термообработки × 10⁻⁴ × площадь поперечного сечения- трубы - масса трубы» до «3 × предел текучести трубы при температуре термообработки × 10⁻⁴ × площадь поперечного- сечения трубы - масса трубы», чтобы избежать неэффективности. выпрямление из-за недостаточного веса или удлинение трубы из-за чрезмерного веса.

 

• Вакуумирование и термообработка: сначала вакуумируйте печь до уровня вакуума менее 1×10⁻²Па, затем запустите нагревательное устройство, чтобы поднять температуру до 500 - 600 градусов, и поддерживайте температуру в течение 5 - 8 часов. Под действием собственной силы тяжести и натяжения грузов труба претерпевает деформацию ползучести в осевом направлении, постепенно исправляя изогнутые части.

 

• Завершение охлаждения: После термообработки наполните печь аргоном для быстрого охлаждения. Когда температура упадет ниже 100 градусов, трубу можно будет вынуть из печи. Прямолинейность трубы, обработанной этим методом, может быть меньше или равна 1 мм/м, что соответствует требованиям высокоточных-применений.

 

Ссылки:

[1] Мицуо Иши, Ясутака Андо, Исао Нагай, 《ТЕХНИЧЕСКИЙ ОТЧЕТ NIPPON STEEL №. 62, ИЮЛЬ 1994 Г. выражатьNIPPON STEEL, 1994, UDC621:46-47 https://www.nipponsteel.com/en/tech/report/nsc/pdf/6208.pdf