Faktory ovplyvňujúce ťahanie drôtov z titánovej zliatiny

Drôty z titánu a zliatin titánu sa široko používajú v dôležitých oblastiach, ako sú spojovacie prvky pre letectvo, 3C produkty, rámy na okuliare, automobilové diely, lekárske prístroje a zváracie tyče. Vo všeobecnosti, keď je priemer drôtov z titánu a titánovej zliatiny o 30-40 % väčší ako konečná veľkosť výrobku, používa sa ťahanie za studena na získanie výrobkov z drôtu s vysokou rozmerovou presnosťou.

Proces ťahania za studena a kontrola mikroštruktúry konečného produktu majú významný vplyv na výkon titánových drôtov a drôtov z titánových zliatin. Medzi hlavné faktory ovplyvňujúce výkon ťahania drôtu, okrem teploty ťahania a rýchlosti ťahania, patrí kvalita suroviny, parametre matrice, podmienky mazania a spôsob ťahania.

1. Kvalita surovín

Chemické zloženie: Obsah hlavných chemických prvkov a prvkov nečistôt nesmie presiahnuť povolený rozsah. Prvky ako vodík (H), kyslík (O), dusík (N), železo (Fe) a kremík (Si) môžu mať významný vplyv na titán. Napríklad vodík môže spôsobiť vodíkové krehnutie v zliatinách titánu, preto je pri výrobe potrebná prísna kontrola.

Kvalita povrchu: Povrch drôtu nesmie mať chyby, ako sú praskliny, záhyby, jazvy, uši alebo delaminácia. V surovine sa môžu v rôznej miere objaviť povrchové chyby, ako sú praskliny a záhyby. Tieto defekty môžu vytvárať trhliny na povrchu, pod povrchom alebo vo vnútri kovu, ktoré sa môžu ďalej rozvíjať počas procesu ťahania, čo vedie k prudkému poklesu pevnosti alebo dokonca k prasknutiu. Na rozdiel od trhlín sa záhyby nedajú ľahko zistiť, pretože sú často pokryté povrchovými oxidačnými vrstvami a môžu pretrvávať počas ťahania.

2. Proces tepelného spracovania

Proces tepelného spracovania pri ťahaní za studena zahŕňa predovšetkým žíhanie drôtu, ktoré zahŕňa predúpravu žíhania suroviny, medzižíhanie po deformácii a konečné žíhanie. Účelom predbežnej úpravy a stredného žíhania je znížiť účinky mechanického spevnenia, zvýšiť ťažnosť a optimalizovať plasticitu, čím sa materiál stane vhodnejším pre ďalšiu fázu procesu ťahania.

3. Kresliace raznice

Kovové ťažné nástroje sú zvyčajne vyrobené zo slinutých karbidových (YK6, YK8) alebo diamantových materiálov. Slinutý karbid pozostáva z karbidu volfrámu a kobaltu, pričom karbid volfrámu je tvrdý a odolný proti opotrebeniu a slúži ako kostrový materiál, zatiaľ čo kobalt zvyšuje húževnatosť zliatiny. Zápustky zo slinutého karbidu sa široko používajú pri ťahaní rôznych kovov a zliatinových drôtov. Diamantové matrice s vysokou tvrdosťou a odolnosťou proti opotrebeniu sú drahšie a ťažko spracovateľné, preto sa používajú iba na ťahanie jemných a ultrajemných drôtov.

V závislosti od tvaru pozdĺžneho prierezu otvoru matrice možno štandardné matrice rozdeliť na dve formy: oblúkové matrice a kužeľové matrice. Prvý z nich sa zvyčajne používa na jemné drôty, zatiaľ čo kužeľové matrice sa bežne používajú na rúrky, tyče a hrubé drôty. V závislosti od ich funkcie pri ťahaní sú otvory matrice vo všeobecnosti rozdelené do štyroch sekcií: vstupný kužeľ (privádzacia zóna + mazacia zóna), pracovný kužeľ, dimenzovacia zóna a výstupný kužeľ.

4. Proces kreslenia

Zníženie na prejazd: Zliatiny titánu majú nízku ťažnosť pri izbovej teplote s medzou klzu blízkou pevnosti v ťahu, čo vedie k vysokému pomeru klzu. Pri ťahaní kovových materiálov musí byť pevnosť materiálu po výstupe z matrice vyššia ako medza klzu materiálu vo vnútri matrice, aby sa zabránilo pretrhnutiu drôtu. Preto by sa malo zabrániť slepému presadzovaniu nadmerných redukcií na jeden prechod pri kreslení.

Celková redukcia: Pevnosť drôtov z titánovej zliatiny sa zvyšuje s celkovou mierou redukcie. Je to hlavne preto, že so zvyšujúcou sa mierou deformácie za studena dochádza v kovových zrnách k násobeniu dislokácií, čím sa zvyšuje odolnosť materiálu voči plastickej deformácii. To vedie k mechanickému vytvrdzovaniu, čo zvyšuje medznú silu drôtu a pevnosť v ťahu. Nadmerné vytvrdzovanie však znižuje húževnatosť, ohyb a skrútenie drôtu a vo vážnych prípadoch sa stáva krehkým s veľmi nízkym výkonom pri ohýbaní.

Rýchlosť ťahania: Rýchlosť ťahania je rozhodujúcim faktorom vo výrobnom procese spracovania kovov a má významný vplyv na výkonnosť deformovaného kovu. Rýchlosť deformácie sa týka rýchlosti zmeny deformácie alebo relatívneho objemu výtlaku za jednotku času. Zliatiny titánu sú citlivé na rýchlosť deformácie a rôzne rýchlosti deformácie výrazne ovplyvňujú ich plasticitu a deformačný výkon. Za rovnakých podmienok ťahania môže zvýšenie rýchlosti ťahania zlepšiť produktivitu práce a ušetriť energiu, ale musí sa zabezpečiť kvalita drôtu a plynulosť procesu ťahania.