Titánový plech

Aké kroky zahŕňa proces valcovania titánových platní (ako je počiatočné valcovanie, valcovanie za tepla, valcovanie za studena atď.)? Aký typ valcovacej stolice sa používa? Ako ovládať teplotu valcovania a redukciu, aby sa zabezpečila jednotná mikroštruktúra a výkon dosky?

Valcovanie titánu a dosky z titánovej zliatiny je komplexný proces, ktorý spája vedu o materiáloch, mechanickú kontrolu a optimalizáciu procesov. Jeho procesný tok možno rozdeliť do troch základných etáp: počiatočné valcovanie, valcovanie za tepla a valcovanie za studena. Každý stupeň zodpovedá špecifickému zariadeniu valcovne a procesným parametrom.
(1) Počiatočná fáza valcovania
Počiatočné valcovanie zvyčajne používa dvojvalcovú reverzibilnú valcovaciu stolicu. Jeho hlavnou úlohou je rozbiť stĺpcovú kryštálovú štruktúru ingotu zliatiny titánu a dosiahnuť počiatočnú plastickú deformáciu. V tomto štádiu musí byť teplota ohrevu ingotu prísne kontrolovaná (zvyčajne 30-50 °C nad oblasťou fázy β) a chyby odlievania sa musia eliminovať viacnásobnými prechodmi malého deformačného valcovania (zníženie na jeden prechod ≤15 %). Changzhou Bokang Special Material Technology Co., Ltd. výrazne zlepšila jednotnosť mikroštruktúry počiatočnej fázy valcovania optimalizáciou procesu homogenizácie ingotov a kombináciou numerickej simulácie na predpovedanie odolnosti voči deformácii.
(2) Fáza valcovania za tepla
Valcovanie za tepla využíva štvorvalcovú ireverzibilnú valcovňu alebo univerzálnu valcovňu na vykonávanie veľkých deformačných procesov v α β dvojfázovej oblasti. V tomto štádiu sa zrná rafinujú dynamickou rekryštalizáciou a konečná teplota valcovania (zvyčajne nie nižšia ako 850 °C) sa musí kontrolovať, aby sa zabezpečila plasticita materiálu. Skriňová vykurovacia pec sa používa v spojení so systémom kompenzácie indukčného ohrevu na dosiahnutie presnosti teploty ±10℃. Distribúcia redukcie prechodu valcovaním za tepla sa riadi princípom „pyramídy“, to znamená, že pri prvých niekoľkých prechodoch sa použije zníženie o 20 – 25 % a následné prechody sa postupne zvyšujú na 35 – 40 %, v kombinácii s rýchlym procesom chladenia vodou medzi prechodmi, aby sa účinne zabránilo nadmernému rastu zŕn.
(3) Fáza valcovania za studena
Valcovanie za studena sa vykonáva na štvorvalcovej alebo šesťvalcovej valcovni za studena, hlavne kvôli zlepšeniu kvality povrchu a rozmerovej presnosti plechu. Je potrebné použiť viacnásobné prechody valcovaním s malou deformáciou (zníženie po jednom prechode ≤10%) v kombinácii s procesom stredného žíhania a kumulatívna deformácia môže dosiahnuť viac ako 80%. Changzhou Bokang zvýšil presnosť kontroly tvaru dosky na ± 5 μm zavedením technológie valčekového kríža. Drsnosť povrchu lekárskych titánových doštičiek, ktoré vyrába, je Ra≤ 0,2 μm, čím dosahuje poprednú medzinárodnú úroveň.
Výber zariadenia na valcovanie titánu priamo ovplyvňuje kvalitu finálnej dosky a musí byť navrhnutý podľa materiálových charakteristík:
(1) Výber typu valcovne
Primárna valcovacia stolica: Používa sa uzavretá dvojvalcová reverzibilná valcovacia stolica vybavená hydraulickým systémom AGC (automatické riadenie hrúbky) a pomer priemeru valca je riadený medzi 1,8-2,2, aby sa optimalizoval stav záberu.
Valcovňa za tepla: Používa sa štvorvalcová nevratná valcovacia stolica s priemerom pracovného valca 350-400 mm a priemerom nosného valca 1400-1600 mm, vybavená systémom ohýbacieho valca a zariadením na posúvanie valcov a presnosť kontroly tvaru dosky dosahuje ±15I
Valcovňa za studena: Používa sa šesťvalcová valcovacia stolica s kombinovaným valcovým systémom UC/VC, axiálny posuvný zdvih medzivalca je ± 150 mm a na dosiahnutie regulácie v uzavretej slučke sa používa laserový merač rýchlosti a hrúbkomer.
(2) Optimalizácia materiálu rolovacieho systému
Pracovný valec je vyrobený zo zliatiny na báze železa s vysokým obsahom chrómu (Cr12MoV) a povrch je nastriekaný kompozitným povlakom CrN/Al2O3 s tvrdosťou viac ako HV1200, ktorý účinne odoláva priľnavosti titánu. Nosný valec využíva nekonečnú technológiu odstredivého liatia z chladenej liatiny a rozdiel gradientu tvrdosti povrchu valca je riadený v rámci HS15, aby sa zabezpečila stabilita tvaru valca.
Presná kontrola teploty a deformácie je kľúčom k zaisteniu jednotnosti štruktúry a výkonu titánovej dosky a je potrebné vytvoriť viacparametrový model riadenia spojenia.
(1) Systém regulácie teploty
Proces vykurovania: Používa sa trojstupňový vykurovací systém (predhrievacia časť 600-700 ℃/izolačná časť 850-950 ℃/ohrievacia časť 900-980 ℃) a infračervený teplomer sa používa na dosiahnutie monitorovania teploty v reálnom čase
Regulácia teploty procesu valcovania: Vo fáze dokončovacieho valcovania sa používa systém rozprašovania valcom (presnosť riadenia objemu vody ± 0,5 l/min) a systém kompenzácie odporového ohrevu sa používa na reguláciu kolísania teploty valcovaného kusu v rozmedzí ± 20 ℃
Riadenie konečnej teploty valcovania: Rozloženie teplotného poľa sa predpovedá pomocou simulácie konečných prvkov a vytvorí sa model čakacej doby medzi prechodmi, aby sa zabezpečila teplota valcovaného kusu. Uistite sa, že konečná teplota valcovania nie je nižšia ako 50 ℃ pod bodom fázovej transformácie
(2) Algoritmus na optimalizáciu redukcie
Viacnásobná distribúcia redukcie: Na základe modelu tvrdnutia materiálu sa používa genetický algoritmus na optimalizáciu distribúcie redukcie v každom prechode, aby sa zabezpečilo, že deformácia každého prechodu je „parabolická“
Nastavenie dynamickej redukcie: Valivá sila je monitorovaná v reálnom čase tlakomerom a fuzzy PID riadiaci algoritmus sa používa na automatické nastavenie redukcie na kompenzáciu odskoku rolovacej medzery (presnosť kompenzácie ±0,02 mm)
Kontrola limitnej deformácie: Stanovte kritické redukčné kritérium (ε_c=0,6σ_s/K), kde K je spracovanie materiálu Koeficient kalenia, zabezpečte, aby jednoprechodové zníženie nepresiahlo 85 % kritickej hodnoty
(3) Opatrenia na zabezpečenie jednotnosti štruktúry
Kontrola veľkosti zŕn: Ovládajte objemovú frakciu dynamickej rekryštalizácie pomocou parametra Z (Z=ε·exp(Q/RT)) a udržujte hodnotu Z medzi 10-15, aby ste získali rovnomerné rovnoosé zrná.
Optimalizácia textúry: Použite proces krížového valcovania (otočte platňu o 45° na jeden prechod) v kombinácii s technológiou asynchrónneho valcovania (rozdiel v rýchlosti linky medzi hornými a dolnými valcami je 10-15%), aby ste účinne oslabili štruktúru základného povrchu
Kontrola zvyškového napätia: Prostredníctvom procesu valcovania so striedavým napätím v ťahu a tlaku v kombinácii s úpravou na uvoľnenie napätia počas žíhania kontroluje zvyškové napätie v rozmedzí ±20 MPa
Proces valcovania titánových platní vyžaduje vytvorenie siete kontroly kvality celého procesu. Changzhou Bokang prešiel certifikáciou systému ISO9001/ISO13485 a vybudoval trojúrovňový systém kontroly kvality „kontrola surovín – monitorovanie procesu – testovanie hotového výrobku“:
Online detekcia: vybavená meračom tvaru dosky, hrúbkomerom, povrchovým detektorom, aby sa dosiahla online kontrola tolerancie hrúbky ±0,02 mm a tolerancie tvaru dosky ±8I
Detekcia organizácie: Technológia EBSD sa používa na analýzu orientácie zŕn, aby sa zabezpečilo, že veľkosť zrna ASTM Grade 8 má jemný pomer ≥90 %
Overenie výkonu: Mechanické vlastnosti sa overujú skúškou ťahom, rázovou skúškou a koróznou skúškou. Pevnosť v ťahu titánovej dosky lekárskej kvality je ≥ 850 MPa a predĺženie je ≥ 18 %, čo spĺňa normu ASTM F136
Nedeštruktívne testovanie: Ultrazvuková technológia fázového poľa sa používa na detekciu vnútorných defektov, aby sa zabezpečila 100% úspešnosť detekcie chýb
V súčasnosti technológia valcovania titánových plechov vykazuje tri hlavné vývojové trendy:
Inteligentné valcovanie: Virtuálny model valcovania je vytvorený pomocou technológie digitálneho dvojčaťa na dosiahnutie online optimalizácie parametrov procesu;
Technológia tvarovania v blízkosti siete: Vyviňte technológiu kontinuálneho valcovania ultratenkých titánových platní na dosiahnutie kontinuálnej výroby 0,016-palcových ultratenkých platní;
Zelená výrobná technológia: Technológia elektroplastového valcovania (EPR) sa používa na zníženie teploty valcovania o 30-50 °C a zníženie spotreby energie.