Elaleación de titanio GR5, con sus excelentes propiedades mecánicas integrales tanto a temperatura ambiente como a altas temperaturas, es el material principal utilizado para componentes centrales como piezas estructurales de aviones, aspas de ventilador y tubos de tambor. Representa más del 50% del uso total de aleaciones de titanio aeroespaciales. En las aeronaves aeroespaciales con grandes componentes y sujetadores que soportan carga-de sección transversal-variable, existen requisitos extremadamente altos para el rendimiento de fractura por tensión de entalla de las barras de materia prima. Debe poseer una excelente resistencia al inicio de grietas y a la propagación de grietas, y ser capaz de evitar eficazmente el riesgo de falla estructural en condiciones de alta concentración de tensiones. En la producción de estampación en frío de sujetadores de aleación de titanio, la rugosidad de la superficie y la cantidad de deformación por compresión de las barras de materia prima determinan directamente la calidad del conformado en frío, el estado de los defectos de la superficie y la confiabilidad del producto terminado.
En comparación con el proceso de conformado en caliente, el conformado en frío de aleaciones de titanio tiene ventajas significativas, como procesos optimizados, alta tasa de utilización del material, excelente efecto de fortalecimiento de la deformación y bajos costos de producción. La eficiencia general de producción y el rendimiento económico mejoran de 1 a 2 veces en comparación con el proceso de forjado tradicional, y se ha convertido en el método de formado principal para pernos, remaches y sujetadores de precisión de aleación de titanio aeroespacial. Sin embargo, la industria aún no ha formado un estándar de evaluación unificado para definir los defectos de micro-fisuras superficiales después del conformado en frío de aleaciones de titanio, lo que resulta en una falta de base sistemática para la comparación de parámetros del proceso, el control de calidad de la superficie y el control de la estabilidad del conformado durante el proceso de producción. Por lo tanto, una investigación en profundidad-sobre las leyes de correlación entre la rugosidad de la superficie, la tasa de compresión y las microfisuras por estampación en frío de las barras de aleación de titanio G5 es de gran importancia para optimizar el proceso de conformado por estampación en frío y mejorar la calidad de la conformación de los sujetadores aeroespaciales. Esta investigación técnica toma diferentes especificaciones de barras de titanio Gr5 recocido-estiradas en frío como objetos de prueba, analiza sistemáticamente la microestructura, la estructura de fases y las propiedades mecánicas de las materias primas, combina microscopía óptica, detección microscópica por microscopía electrónica de barrido y simulación de formación de elementos finitos para restaurar todo el proceso de evolución de la microestructura, distribución de tensión y características de transformación de fase de banda de corte isotérmica de la aleación de titanio Gr5 durante la deformación en frío, y clasifica con precisión los mecanismos de influencia de las condiciones de la superficie y los parámetros de deformación. sobre defectos de formación de partidas en frío.
En la prueba se seleccionaron varillas de aleación de titanio GR5 de 6,5 mm-de tamaño que solo se sometieron a procesamiento de torneado y sin tratamiento de pulido fino para una prueba de comparación de rodamiento en frío. Con una tasa de compresión del 60%, no hubo grietas macroscópicas visibles en la muestra en su conjunto y la integridad general de la superficie abombada formada fue buena. Sin embargo, bajo observación con microscopía electrónica de gran aumento-, se pudo observar claramente que aparecían microfisuras superficiales típicas en una dirección de 45 grados en el lado abultado del área de deformación grande de la partida en frío, que pertenece a los microdefectos típicos de tipo cortante-de la deformación en frío de la aleación de titanio. Una gran cantidad de datos de prueba indican que cuando la rugosidad de la superficie de las varillas de aleación de titanio GR5 se controla dentro de un rango razonable, con una rugosidad Ra menor o igual a 0,6, y la tasa de compresión de formación no excede el 75%, los productos de estampación en frío no tienen defectos macroscópicos de grietas, y el contorno de formación general es regular y la deformación es uniforme y estable. Incluso sin defectos macroscópicos, en las condiciones de observación microscópica con gran aumento-, todavía aparece una morfología regular de microfisuras- de 45 grados en el lado abultado del cabezal de cabezal en frío, que es una característica microscópica típica del conformado en frío de aleaciones de titanio bajo una gran deformación por compresión.
Desde la perspectiva del mecanismo del proceso, la conformación en frío de aleaciones de titanio es un proceso que implica una fuerte tensión de compresión y una gran deformación plástica. La estructura de micro-rugosidad en la superficie de la materia prima formará una concentración de tensión local durante el proceso de deformación. A medida que aumenta la relación de compresión, el gradiente de tensión en la superficie se intensifica continuamente y, finalmente, se formarán microfisuras de 45 grados a lo largo de la dirección de la tensión de corte máxima. Aunque estas micro-fisuras no constituyen fallas macroscópicas, afectarán directamente el acabado de la superficie, la resistencia a la fatiga y la estabilidad en servicio de los sujetadores aeroespaciales, y son defectos invisibles que deben controlarse con precisión en el proceso de producción de sujetadores de titanio aeroespaciales de alta-extremidad.
Esta investigación de proceso ha verificado claramente la relación de correspondencia entre la calidad de la superficie de las materias primas y los parámetros de conformado, y ha aclarado el rango de proceso seguro para el conformado por estampación en frío de la aleación de titanio Gr5. Proporciona datos experimentales sólidos y soporte teórico para que la industria establezca un estándar unificado de evaluación de micro-fisuras, optimice el proceso de producción de partidas en frío y controle con precisión la calidad de los productos terminados. Al controlar estrictamente la rugosidad de la superficie de la varilla de titanio y hacer coincidir científicamente los parámetros de deformación por compresión, se puede suprimir eficazmente la generación de micro{4}}fisuras en la estampación en frío, mejorar de manera estable la precisión del conformado y la confiabilidad del servicio de los sujetadores de aleación de titanio Gr5 de grado aeroespacial- y proporcionar una base de proceso clave para la producción de conformado en frío a gran-escala y alta-calidad de sujetadores de titanio aeroespacial de alta-.
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