Hvernig á að búa til títan smíðaofn?
Í háþróaðri-framleiðslu og nákvæmnivinnslu eru títanjárnsmíðar, vegna mikils styrkleika, tæringarþols og léttra eiginleika, orðið að kjarnaefni fyrir mikilvæga íhluti eins og flugvélar-hreyfla og burðarhluta geimfara. Sem kjarnabúnaður í smíðaferlinu verður títan smíðaofninn að vera hannaður til að passa nákvæmlega við eðliseiginleika títan málmblöndur -lítil hitaleiðni, mikil aflögunarþol og há-hitaoxunarnæmi. Frá hitakerfinu til deyjabyggingarinnar, frá hitastýringu til smurferla, verður hver þáttur að brjótast í gegnum tæknileg mörk hefðbundins málmsmíði til að ná fullkominni plastaflögun títan málmblöndur.
Þröngur smíðahitaglugginn og mikil næmni fyrir oxun títan málmblöndur ákvarða beint kjarnahönnunarlógík títan smíðaofnhitakerfisins. Hefðbundið smíða úr kolefnisstáli getur starfað innan breitt hitastigssviðs 800-1200 gráður, en ákjósanlegur smíðahiti fyrir títan málmblöndur (eins og TC4) er einbeitt á milli 900-950 gráður; Ef farið er yfir þetta svið um 20 gráður getur það leitt til þess að kornið grófst eða sprungið. Þess vegna krefjast títan smíðaofna tveggja svæða hitastýringartækni: aðalhitunarsvæðið hitar kútinn nákvæmlega að markhitastigi með því að nota viðnámsvíra eða innleiðsluspólur, en stöðvunarsvæðið heldur hitastigi einsleitni í gegnum hringrás heitt loft, með hitamuni stjórnað innan ±5 gráður. Til dæmis notar títan smíðaofn sem er notaður af flugsmíðafyrirtæki, þegar hituð er φ600 mm títan hleifur, skiptan hitunarferil (hitun við 300 gráður/klst. í 600 gráður, síðan við 150 gráður/klst. til 950 gráður), ásamt rauntímahitamæli frá hitamiðju og endurgerð yfirborðs hitamælis og endurskilaðri yfirborðs hitamælis frá innri yfirborði. hefðbundin 80 gráður til 15 gráður, dregur verulega úr innri sprungum af völdum hitauppstreymis.
Hönnun deyjakerfisins er lykillinn að því að sigrast á tæknilegum flöskuhálsum í títan smíðaofnum. Títan málmblöndur hafa lélega vökva og mikla seigju; hefðbundnar smíðadeyjur eru viðkvæmar fyrir bakflæði úr málmi eða festast vegna of mikils núnings. Þess vegna krefjast títan smíða ofnsteypur tveggja-laga uppbyggingu: innra lagið er nikkel-undirstaða há-hita málmblöndu (eins og K3 málmblöndur), sem þolir hitastig allt að 1000 gráður og hvarfast ekki efnafræðilega við títan málmblöndur; Ytra lagið er beinagrind úr kolefnisstáli, kælt með vatnsrásum til að koma í veg fyrir að deyjan mýkist vegna langvarandi háhita. Hornradíus teningsins þarf að vera 30% stærri en á stálsmíði deyjum til að draga úr álagsstyrk; stjórna þarf yfirborðsgrófleika skurðarholsins undir Ra0,8μm og smurefni sem byggir á grafít-vatni- er úðað til að minnka núningsstuðulinn úr 0,5 í 0,05. Fyrirtæki þróaði jafnhita mótunarmót til framleiðslu á TC11 títan álblöðum. Með því að stilla deyjahitastigið við 920 gráður (hitamunur frá plötunni Minna en eða jafnt og 30 gráður) og nota 500 tonna vökvapressu fyrir hæga útpressun (aflögunarhraði 0,5 mm/s) tókst að bæta stöðugt flæði smíðanna í 98%, langt umfram 75% hefðbundins smíða.
Snjöll uppfærsla á hitastýringarkerfinu er annar kjarnaþáttur í tæknilegri endurtekningu á títan smíðaofnum. Undir 850 gráður eykst aflögunarþol títan málmblöndur veldisvísis; til dæmis er aflögunarþol TC4 álfelgur við 700 gráður fjórfalt það við 950 gráður. Þess vegna þurfa títan smíðaofnar að samþætta fjölþrepa hitastýringareiningar: hitunarstigið notar PID reiknirit til að stjórna upphitunarhraðanum nákvæmlega; smíðastigið notar tvöfalt eftirlit með innrauðum hitamælum og hitaeiningum til að stilla hitunaraflið í rauntíma; og kælistigið notar stigaloftkælingu (fyrst hröð kæling við 600 gráður, síðan náttúruleg kæling við 300 gráður) til að forðast óeðlilega -fasaúrkomu vegna of hröðrar kælingar. Snjall títan smíðaofn þróaður af rannsóknarstofnun, með því að fella inn 12 sett af hitaskynjara og gervigreind reiknirit, hefur minnkað sveiflusvið smíðahitastigsins frá ±15 gráðum í ±3 gráður, aukið togstyrk TC18 títan álfelgur úr 1100MPa í 12% að lengd úr 5% í 12%.
Allt frá túrbínudiskum í-flugvélum til þrýstiskrokka í kafbátum- í djúpsjávarum, tæknibyltingum í títansmíðisofnum eru að endurmóta mörk háþróaðrar-framleiðslu. Kjarnagildi þess liggur ekki aðeins í því að ná fram nákvæmni mótun títan málmblöndur, heldur einnig í að opna fullkomna möguleika efniseiginleika með samræmdri stjórn á hitastigi, streitu og smurningu. Með djúpri samþættingu tölulegrar hermingartækni (eins og DEFORM-3D) og iðnaðarinternetinu, eru títan smíðaofnar að færast úr „reynsludrifnum-knúnum“ yfir í „gagnadrifið“, sem veitir áreiðanlegri ferlitryggingu fyrir beitingu títaníumblendis í erfiðu umhverfi. Þetta nákvæma samspil hitastigs og krafts mun að lokum knýja kínverska framleiðslu í átt að meiri nákvæmni og meiri áreiðanleika.
