Các yếu tố ảnh hưởng đến việc kéo dây hợp kim Titan
Dây titan và hợp kim titan được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực quan trọng như ốc vít hàng không vũ trụ, sản phẩm 3C, gọng kính, phụ tùng ô tô, dụng cụ y tế và que hàn. Nhìn chung, khi đường kính của dây titan và hợp kim titan lớn hơn 30-40% so với kích thước sản phẩm cuối cùng, thì sử dụng phương pháp kéo nguội để thu được sản phẩm dây có độ chính xác kích thước cao.
Quá trình kéo nguội và kiểm soát cấu trúc vi mô của sản phẩm cuối cùng có tác động đáng kể đến hiệu suất của dây titan và hợp kim titan. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất kéo dây, ngoài nhiệt độ kéo và tốc độ kéo, bao gồm chất lượng nguyên liệu thô, thông số khuôn, điều kiện bôi trơn và lộ trình quy trình kéo.
1. Chất lượng nguyên liệu thô
Thành phần hóa học: Hàm lượng các nguyên tố hóa học chính và các nguyên tố tạp chất không được vượt quá phạm vi cho phép. Các nguyên tố như hydro (H), oxy (O), nitơ (N), sắt (Fe) và silic (Si) có thể có tác động đáng kể đến titan. Ví dụ, hydro có thể gây ra hiện tượng giòn hydro trong hợp kim titan, do đó cần kiểm soát chặt chẽ trong quá trình sản xuất.
Chất lượng bề mặt: Bề mặt dây không được có khuyết tật như vết nứt, nếp gấp, vết sẹo, tai hoặc tách lớp. Các khuyết tật bề mặt như vết nứt và nếp gấp có thể xuất hiện ở nguyên liệu thô ở các mức độ khác nhau. Các khuyết tật này có thể tạo thành các vết nứt trên bề mặt, dưới bề mặt hoặc bên trong kim loại, có thể phát triển thêm trong quá trình kéo, dẫn đến độ bền giảm mạnh hoặc thậm chí gãy. Không giống như vết nứt, nếp gấp không dễ phát hiện vì chúng thường được bao phủ bởi các lớp oxy hóa bề mặt và có thể tồn tại trong quá trình kéo.
2. Quy trình xử lý nhiệt
Quá trình xử lý nhiệt trong quá trình kéo nguội chủ yếu liên quan đến quá trình ủ dây, bao gồm ủ sơ bộ nguyên liệu thô, ủ trung gian sau khi biến dạng và ủ cuối cùng. Mục đích của quá trình xử lý sơ bộ và ủ trung gian là để giảm tác động của quá trình làm cứng, tăng độ dẻo và tối ưu hóa độ dẻo, làm cho vật liệu phù hợp hơn cho giai đoạn tiếp theo của quá trình kéo.
3. Khuôn vẽ
Khuôn kéo kim loại thường được làm từ vật liệu cacbua xi măng (YK6, YK8) hoặc kim cương. Cacbua xi măng bao gồm cacbua vonfram và coban, trong đó cacbua vonfram cứng và chống mài mòn, đóng vai trò là vật liệu khung, trong khi coban làm tăng độ dẻo dai của hợp kim. Khuôn kéo cacbua xi măng được sử dụng rộng rãi trong việc kéo nhiều loại kim loại và dây hợp kim. Khuôn kim cương, có độ cứng và chống mài mòn cao, đắt hơn và khó gia công hơn, do đó chỉ được sử dụng để kéo các dây mịn và cực mịn.
Tùy thuộc vào hình dạng mặt cắt dọc của lỗ khuôn, khuôn kéo tiêu chuẩn có thể được chia thành hai dạng: khuôn hình vòng cung và khuôn hình nón. Dạng trước thường được sử dụng cho dây mịn, trong khi khuôn hình nón thường được sử dụng cho ống, thanh và dây thô. Tùy thuộc vào chức năng của chúng trong quá trình kéo, lỗ khuôn thường được chia thành bốn phần: hình nón vào (vùng cấp liệu + vùng bôi trơn), hình nón làm việc, vùng định cỡ và hình nón ra.
4. Quá trình vẽ
Giảm mỗi lần: Hợp kim titan có độ dẻo ở nhiệt độ phòng thấp, với giới hạn chảy gần với giới hạn kéo, dẫn đến tỷ lệ giới hạn chảy cao. Khi kéo vật liệu kim loại, cường độ của vật liệu sau khi ra khỏi khuôn phải cao hơn giới hạn chảy của vật liệu bên trong khuôn để tránh đứt dây. Do đó, nên tránh theo đuổi việc giảm quá mức mỗi lần kéo một cách mù quáng.
Giảm tổng thể: Độ bền của dây hợp kim titan tăng theo tỷ lệ giảm tổng thể. Điều này chủ yếu là do khi lượng biến dạng lạnh tăng lên, sự nhân lên của trật khớp xảy ra trong các hạt kim loại, làm tăng khả năng chống biến dạng dẻo của vật liệu. Điều này dẫn đến sự làm cứng khi làm việc, làm tăng lực đứt và độ bền kéo của dây. Tuy nhiên, làm cứng khi làm việc quá mức làm giảm độ dẻo dai, uốn cong và xoắn của dây và trong trường hợp nghiêm trọng, dây trở nên giòn, với hiệu suất uốn rất thấp.
Tốc độ kéo: Tốc độ kéo là một yếu tố quan trọng trong quá trình sản xuất gia công kim loại và có tác động đáng kể đến hiệu suất của kim loại biến dạng. Tốc độ biến dạng đề cập đến tốc độ thay đổi biến dạng hoặc thể tích dịch chuyển tương đối trên một đơn vị thời gian. Hợp kim titan nhạy cảm với tốc độ biến dạng và tốc độ biến dạng khác nhau ảnh hưởng đáng kể đến tính dẻo và hiệu suất biến dạng của chúng. Trong cùng một điều kiện kéo, việc tăng tốc độ kéo có thể cải thiện năng suất lao động và tiết kiệm năng lượng, nhưng chất lượng của dây và độ mịn của quá trình kéo phải được đảm bảo.
