जीआर5 टाइटेनियम मिश्र धातु की फोर्जिंग प्रौद्योगिकी और टूलींग डिजाइन

टाइटेनियम मिश्र धातु में कम घनत्व, उच्च विशिष्ट शक्ति, उच्च तापमान प्रतिरोध, संक्षारण प्रतिरोध और गैर-चुंबकीय गुण जैसे उत्कृष्ट व्यापक गुण हैं। टाइटेनियम मिश्र धातु फोर्जिंग का उपयोग न केवल विमानन और एयरोस्पेस विनिर्माण में, बल्कि जहाज निर्माण, रसायन उद्योग, ऑटोमोबाइल उद्योग और चिकित्सा उपकरण और अन्य क्षेत्रों में भी व्यापक रूप से किया जाता है। उद्योग में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है। इसलिए, हम इस कनेक्टिंग प्लेट को बनाने के लिए आदर्श सामग्री के रूप में TC4 टाइटेनियम मिश्र धातु को चुनते हैं। फोर्जिंग प्रक्रिया और टूलींग डिज़ाइन के मुख्य बिंदु:

1. बार विनिर्देशों का चयन. त्रि-आयामी मॉडल के अनुभाग विश्लेषण के माध्यम से, यह देखा जा सकता है कि फोर्जिंग का सबसे बड़ा खंड दोनों सिरों पर स्थित है, समतुल्य व्यास φ90 मिमी है, और अन्य अनुभागों का समतुल्य व्यास φ68 मिमी है। फोर्जिंग का क्रॉस-सेक्शनल आकार लंबाई दिशा में अपेक्षाकृत समान है। फोर्जिंग की लंबाई 300 मिमी है। समान आकार के विभिन्न फोर्जिंग विकसित करने में हमारे अनुभव के अनुसार, केवल जब बार की लंबाई फोर्जिंग के आकार के करीब होती है तो सिरे पूरी तरह से बन सकते हैं। इसलिए, बार की लंबाई शुरू में 300 मिमी के रूप में चुनी जाती है, और फिर फोर्जिंग की मात्रा को बार के रूप में 1.25 से गुणा किया जाता है। वॉल्यूम और रॉड व्यास की गणना φ80 मिमी के रूप में की जाती है, और ब्लैंकिंग विनिर्देश प्रारंभ में φ80 मिमी × 300 मिमी के रूप में निर्धारित किया जाता है।

2. टाइटेनियम मिश्र धातु की छड़ें तैयार करना। फोर्जिंग के लिए जाली (लुढ़का हुआ) बार की सतह में एक कठोर और भंगुर परत होती है। फोर्जिंग के दौरान रिक्त स्थान की सतह पर दरारों से बचने के लिए डाई फोर्जिंग से पहले इस परत को हटाया जाना चाहिए। जब व्यास 50मिमी से अधिक होता है, तो आमतौर पर 5मिमी को हटाने के लिए टर्निंग का उपयोग किया जाता है। मोड़ने के बाद, यदि कुछ हिस्सों में अभी भी दोष हैं, तो उन्हें पीसकर समाप्त किया जाना चाहिए, और पीसने की गहराई 0.5 मिमी से अधिक नहीं होनी चाहिए। फोर्जिंग के दौरान बिलेट को टूटने से बचाने के लिए बार के दोनों सिरे R5 गोलाकार हैं।

3. उपकरण चयन. फोर्जिंग का परिकलित प्रभाव बल 4000t है। सामान्य तापमान पर टाइटेनियम मिश्र धातु की तापीय चालकता कम, एल्यूमीनियम की 1/15 और लोहे की 1/5 होती है। जब फोर्जिंग हथौड़ा उच्च गति पर टाइटेनियम मिश्र धातु बनाता है, तो केंद्रीय थर्मल प्रभाव अधिक गर्म होने का खतरा होता है, जिसका फोर्जिंग के प्रदर्शन पर अधिक प्रभाव पड़ता है, और प्रेस द्वारा उत्पन्न विरूपण गर्मी स्पष्ट नहीं होती है। फोर्जिंग सटीकता आवश्यकताओं और हमारे कारखाने के उपकरणों की वास्तविक स्थिति के अनुसार, फोर्जिंग उपकरण के रूप में 5000t उच्च-ऊर्जा स्क्रू प्रेस का चयन किया जाता है।

4. बिलेट स्नेहन। बिलेट का प्रीहीटिंग तापमान 120±30 डिग्री है, इसे प्रीहीटिंग भट्टी में 20 मिनट के लिए पहले से गरम करें, ग्लास स्नेहक को समान रूप से स्प्रे करें, और बिलेट की सतह पर स्नेहक सूखने के बाद इसे भट्टी में डाल दें।

5. तापन विशिष्टता. मानक के अनुसार, TC4 टाइटेनियम मिश्र धातु का प्रारंभिक फोर्जिंग तापमान 96 0 डिग्री है, अंतिम फोर्जिंग तापमान 800 डिग्री है, और धारण समय 0.8 मिनट/मिमी है। टाइटेनियम मिश्र धातुओं में कम तापीय चालकता होती है। ओवरहीटिंग, ऑक्सीकरण और हाइड्रोजन अवशोषण को रोकने के लिए, नई भट्टियां और भट्टियां जिनका उपयोग लंबे समय से नहीं किया गया है, उन्हें उपयोग से पहले नमी को हटाने के लिए हवा में जलाना चाहिए। विद्युत भट्टी की तापमान क्षेत्र सटीकता ±10 डिग्री है। यदि तापमान बहुत अधिक है, तो संरचना मोटी हो जाएगी और क्रिस्टल के दाने मोटे हो जाएंगे; यदि तापमान बहुत कम है, तो विरूपण प्रतिरोध अधिक होगा, और दरारें जैसे फोर्जिंग दोष आसानी से हो जाएंगे। चित्र 1 में दिखाया गया तापन वक्र बनाएं।

चित्र 1 ताप वक्र

6. खाली बनाना. इसका उद्देश्य धातु को उचित रूप से वितरित करना है। इस उत्पाद को फोर्जिंग के किनारों और सिरों पर धातु इकट्ठा करने की आवश्यकता होती है। प्री-फोर्जिंग और अंतिम फोर्जिंग के निर्माण प्रभाव के लिए रिक्त आकार का डिज़ाइन बहुत महत्वपूर्ण है। रिक्त स्थान के अत्यधिक विरूपण के कारण टूटने से बचने के लिए, रिक्त स्थान का विरूपण 60 प्रतिशत से कम या उसके बराबर है, और रिक्त स्थान का आकार डिज़ाइन चित्र 2 में दिखाया गया है।

7. फोर्जिंग मोल्ड गुहा डिजाइन। पहली आग बिलेट बनाने और प्री-फोर्जिंग को पूरा करती है, और दूसरी आग अंतिम फोर्जिंग और सटीक फोर्जिंग को पूरा करती है। प्री-फोर्जिंग के बाद ट्रिमिंग, सैंडब्लास्टिंग और पीसने से फोर्जिंग की सतह के दोष दूर हो सकते हैं और अंतिम फोर्जिंग के बाद फोर्जिंग की सतह की गुणवत्ता में सुधार हो सकता है; दूसरी ओर, ट्रिमिंग से धातु निर्माण प्रतिरोध कम हो सकता है, जो फोर्जिंग की मोटाई और आकार के लिए फायदेमंद है। गुहा को चार गुहाओं के रूप में डिज़ाइन किया गया है (चित्र 3): बिलेट मेकिंग (ऊपरी बाएँ) → प्री-फोर्जिंग (ऊपरी दाएँ) → अंतिम फोर्जिंग (निचला दाएँ) → सटीक फोर्जिंग (निचला बाएँ)। सटीक फोर्जिंग कैविटी को डिजाइन करने का उद्देश्य डाई के जीवन और फोर्जिंग की आयामी सटीकता में सुधार करना है। पूर्ण फोर्जिंग बनाने के लिए, फोर्जिंग की अपेक्षाकृत जटिल और गहरी गुहा को ऊपरी डाई पर रखा जाता है। विरूपण नियंत्रण: रिक्त मोल्ड रिब प्लेट की मोटाई 21.5 मिमी डिज़ाइन की गई है, प्री-फोर्जिंग के बाद रिब प्लेट की डिज़ाइन की गई मोटाई 12 मिमी है, अंतिम फोर्जिंग रिब प्लेट की मोटाई 5.2 मिमी है, और अंतिम फोर्जिंग विरूपण है 30 प्रतिशत से कम. प्रदर्शन ख़राब हो जाता है. मोल्ड प्रीहीटिंग तापमान: 200~300 डिग्री।

चित्र 2 रिक्त निर्माण का ठोस डिज़ाइन

चित्र 3 गुहा लेआउट

8. ट्रिमिंग मोल्ड डिजाइन। ट्रिमिंग टूल को 2 गुहाओं के साथ डिज़ाइन किया गया है (चित्र 4)। दाईं ओर प्री-फोर्जिंग के बाद ट्रिमिंग कैविटी है। ट्रिमिंग के दौरान, फ्लैश का हिस्सा अंतिम फोर्जिंग के दौरान शीर्ष सामग्री के रूप में उपयोग करने के लिए रखा जाता है। बाईं ओर की गुहा अंतिम फोर्जिंग के बाद ट्रिमिंग गुहा है। . ट्रिमिंग सटीकता सुनिश्चित करने के लिए, ऊपरी और निचले डाइज़ के बीच का अंतर 0.8 मिमी डिज़ाइन किया गया है। गाइड पोस्ट और गाइड स्लीव की संरचना ट्रिमिंग मोल्ड की असेंबली और स्थिति और ऊपरी और निचले मोल्ड के बीच के अंतर की आयामी सटीकता के नियंत्रण के लिए डिज़ाइन की गई है।

9. फोर्जिंग शीतलन और ताप उपचार। फोर्जिंग के वायु-ठंडा होने के बाद, एनीलिंग ताप उपचार पूरा हो जाता है।

चित्र 4 ट्रिमिंग डाई

10. टाइटेनियम मिश्र धातु फोर्जिंग प्रक्रिया के दौरान प्रदूषण और सफाई। रिक्त स्थान को गर्म करने से पहले साफ किया जाना चाहिए। कोई तेल, लोहे का बुरादा, क्लोराइड, कोई उंगलियों के निशान नहीं। विद्युत भट्टी में कोई स्केल और कोई बिलेट नहीं होना चाहिए। भट्टी की निचली परत अधिमानतः कास्ट स्टेनलेस स्टील से बनी होती है। स्नेहन के लिए रिक्त स्थान को कांच से लेपित किया जाना चाहिए। एजेंट, या सुरक्षात्मक वातावरण में गरम किया गया।