Vormtechnologie van titaniumlegering
Kruipvormen is een van de vormende technologieën voor titaniumlegeringen. Het betekent dat bij een bepaalde temperatuur, nadat de metalen plaat is vervormd onder invloed van het gereedschap en de matrijs om de ideale vorm te verkrijgen, de temperatuur en de belasting constant worden gehouden, zodat spanningsrelaxatie optreedt in het werkstuk en elastische spanning optreedt. Transformeer het in een permanente plastische spanning totdat de restspanning en terugvering vrijwel zijn geëlimineerd en uiteindelijk na afkoeling de ideale werkstukvorm wordt verkregen.
De drijvende kracht voor kruip tijdens kruipvorming is de uitgeoefende spanning. Naarmate de kruip vordert, neemt de elastische spanning af, zodat de interne spanning dienovereenkomstig afneemt, en de uitgeoefende spanning dienovereenkomstig afneemt. Sommige onderzoekers wezen erop dat het thermische trekkruipproces een nieuw vormingsproces is voor dunwandige composieten van titaniumlegeringen. Het proces maakt gebruik van verwarmingsmethoden zoals elektrische weerstandsverwarming om dunwandige metalen platen of profielen te verwarmen tot thermovormtemperaturen voordat ze worden uitgerekt en gebogen. Terwijl de uiteindelijke vorm wordt gevormd, blijft de temperatuur constant en kruipt het materiaal in de trekrichting van het maloppervlak. Dit resulteert in spanningsvermindering en spanningsrelaxatie binnen het gevormde werkstuk. De restspanning wordt verminderd, waardoor het terugveren van onderdelen wordt verminderd en de vormnauwkeurigheid wordt verbeterd. De onderzoeksstatus, het procesprincipe, de belangrijkste apparatuur, de verwerkingstechnologie, de voor- en nadelen van de nieuwe procestechnologie worden geïntroduceerd. Ten slotte worden de toepassingsmogelijkheden van de warmtrek-kruip-composietvormingstechnologie onderzocht.
Sommige onderzoekers wijzen erop dat titaniumlegeringen vaak worden gebruikt in lucht- en ruimtevaarttoepassingen, zoals vliegtuigframes van vliegdekschepen, vanwege hun uitstekende mechanische en corrosie-eigenschappen en hun relatief lichte gewicht. Titaniumlegeringen zijn echter notoir moeilijk te vormen bij kamertemperatuur. Daarom wordt bij het vormen van profielen van titaniumlegeringen gebruik gemaakt van warmtrekbuig-kruipvormtechnologie om de vormprestaties te verbeteren en de terugvering te verminderen. Het principe van warmrekbuigen en kruipvormen is dat na de warmrekbuigfase een spanningsrelaxatiefase wordt uitgevoerd door het werkstuk gedurende een geselecteerde verblijftijd bij de mal te houden. Dit heeft de voordelen van lage restspanningen en minimale terugvering, inclusief goedkoop gereedschap en goede herhaalbaarheid. Het Arrhenius-model werd gebruikt om het kruipgedrag te karakteriseren, en in ABAQUS werd een eindige-elementenmodel van het kruipvervormingsproces door thermische trekbuiging opgesteld. Eindige-elementensimulatieresultaten laten zien dat de restspanning aanzienlijk wordt verminderd tijdens de spanningsrelaxatiefase, en dat een lage restspanning resulteert in een kleinere terugvering. De voorspelde rebound-waarden komen goed overeen met de experimentele resultaten. Sommige onderzoekers wezen erop dat kruip of spanningsrelaxatie het belangrijkste mechanisme is om de terugvering tijdens het warmvormen van platen van titaniumlegering te verminderen.
Tot op heden zijn de verschillen en verbanden tussen deze twee verschijnselen niet expliciet onderzocht. Kortetermijnkruip- en spanningsrelaxatietests bij hoge temperaturen werden uitgevoerd op de Ti6Al4V-legering. De microstructuur van de legering werd waargenomen met behulp van een transmissie-elektronenmicroscoop. De effecten van temperatuur, stress en tijd op respectievelijk kruip- en stressrelaxatiegedrag werden bestudeerd. De correlaties en verschillen tussen de twee verschijnselen werden vergeleken op basis van de kruip-rek-tijd- en rek-snelheid-tijd-relaties. De resultaten laten zien dat het kruipgedrag onder lage temperatuur en lage spanning wordt gecontroleerd door atomaire diffusie, en dat het kruipgedrag onder hoge temperatuur en hoge spanning wordt gecontroleerd door dislocatieslip en kruip. Het stress-relaxatiegedrag wordt voornamelijk gecontroleerd door dislocatieklimmen. Het op basis van de kruipgegevens voorspelde spanningsrelaxatiegedrag komt goed overeen met de experimentele resultaten.
