1. Optimierung der Spinntemperatur
Optimaler Temperaturbereich: Studien zeigen, dass die Legierung Ti55531 eine gute plastische Verformungsfähigkeit im (+)-Phasenbereich (650–800 Grad) aufweist. Temperaturen unter 650 Grad führen zu einer verringerten Materialfließfähigkeit und neigen zur Rissbildung; Temperaturen über 800 Grad (nahe dem Phasenumwandlungspunkt $T_ $) können zu einer Kornvergröberung führen und die mechanischen Eigenschaften beeinträchtigen.
Vorschlag für eine dynamische Anpassung: Es wird empfohlen, beim ersten Durchgang 750–800 Grad zu verwenden, um die Metallfließfähigkeit zu verbessern. Nachfolgende Durchgänge können schrittweise auf 650–700 Grad reduziert werden, aber plötzliche Temperaturabfälle vermeiden.
Auswirkungen der Wärmebehandlung: Der Wärmebehandlungsprozess mit 30-minütigem Halten bei 880 Grad und anschließender Luftkühlung kann die Festigkeits--Plastizitätsanpassung des Materials optimieren und so bessere Grundbedingungen für das Spinnen schaffen.
2. Auswahl des Futterverhältnisses
Empfohlener Bereich: Das Vorschubverhältnis sollte zwischen 0,45 und 0,78 mm/U liegen. Es wird empfohlen, beim ersten Durchgang ein größeres Vorschubverhältnis (z. B. 0,50–0,78 mm/U) zu verwenden, um das Anhaften des Werkstücks an der Form zu fördern. Die Endspinnstufe kann zur Verbesserung der Oberflächenqualität auf 0,45 bis 0,60 mm/U reduziert werden.
Ausgewogenheit zwischen Effizienz und Qualität: Ein Vorschubverhältnis von etwa 0,50 mm/U kann die Formgleichmäßigkeit und die scheinbare Qualität ausgleichen.
3. Verabschiedung des Ausdünnungsratenentwurfs
Begrenzende Ausdünnungskapazität: Die Ausdünnungsrate der Ti55531-Legierung kann bis zu 80 % betragen. In tatsächlichen Prozessen wird jedoch empfohlen, die Ausdünnungsrate in einem Durchgang auf 30 % zu beschränken, um lokale Spannungskonzentrationen und Defektbildung zu vermeiden.
Multi-{0}}Synergie: Bei der Verwendung von Multi---Progressivumformung muss die Ausdünnungsrate entsprechend dem Temperaturgradienten angepasst werden. Beispielsweise kann die Ausdünnungsrate beim ersten Durchgang etwas höher sein (25–30 %), und nachfolgende Durchgänge können schrittweise reduziert werden (15–20 %).
4. Einfluss der Dehnungsrate
Fließspannungsreaktion: Thermische Kompressionstests zeigen, dass eine Erhöhung der Dehnungsrate (0,01–1 s⁻¹) zu einem deutlichen Anstieg der Fließspannung führt. Beim tatsächlichen Spinnen wird eine mittlere Dehnungsrate (0,1–1 s⁻¹) empfohlen, um Verformungswiderstand und Umformeffizienz in Einklang zu bringen.
Referenz zur Materialgleichung: Die Materialgleichung vom Typ Arrhenius-kann das Strömungsverhalten bei hohen Temperaturen beschreiben und Parameter für die Finite-Elemente-Simulation bereitstellen.
5. Weitere Prozesspunkte
Kontrolle der Verformungsgleichmäßigkeit: Die Finite-Elemente-Analyse zeigt, dass die Kombination von Prozessparametern (z. B. Temperatur + Vorschubverhältnis) einen erheblichen Einfluss auf den Verformungsungleichmäßigkeitskoeffizienten hat und die Parameteranpassung durch Simulation optimiert werden muss.
Schmierung und Formdesign: Obwohl dies nicht ausdrücklich erwähnt wird, sollten in praktischen Anwendungen ein Hochtemperaturschmiermittel und eine Formvorwärmung (entsprechend der Spinntemperatur) kombiniert werden, um Reibung und Wärmeverlust zu reduzieren.
Zusammenfassung und Empfehlungen
Die Kernparameterkombination zur Optimierung des Spinnprozesses von Ti55531 ist:
Temperatur: Anfangs 750–800 Grad, Ende 650–700 Grad;
Vorschubverhältnis: 0,45–0,78 mm/U (in jedem Durchgang einstellbar);
Ausdünnungsrate: Einzel-Durchgang Weniger als oder gleich 30 %, kumulativ bis zu 80 % bei mehreren Durchgängen.
Weitere Forschungen können die lokale Dehnungsverteilung der Parameterkombination durch Finite-Elemente-Simulation (wie ABAQUS) verifizieren und die scheinbare Qualität und die mechanischen Eigenschaften experimentell verifizieren.