Aviacijos ir kosmoso, medicinos, chemijos apdorojimo, elektronikos ir aukščiausios klasės įrangos gamybos pramonėje titano juosta ir šaltai valcuota titano ritė yra nepakeičiamos pažangios medžiagos dėl išskirtinio lengvo stiprumo, atsparumo korozijai, biologinio suderinamumo ir terminio stabilumo derinio.
Tačiau gamindami ploną -dydžio komerciškai gryno titano juostelę-, ypač kai storis mažesnis nei 0,8 mm-, gamintojai dažnai susiduria su nuolatiniu paviršiaus ir formos defektu, vadinamu briaunelėmis arba ritės briaunomis. Šis defektas gali žymiai pabloginti gaminio kokybę, padidinti laužo kiekį ir sumažinti gamybos efektyvumą, todėl tai yra vienas iš svarbiausių techninių iššūkių preciziškam titano valcavimui.
Kas yra briaunelės titano juostelėje?
Briaunelės reiškia lokalizuotus apskritimo iškilimus arba iškilusias juostas, atsirandančias ant valcuotos titano ritės paviršiaus po apvyniojimo.
Šios iškilusios sritys paprastai yra:
Matoma plika akimi
Sutelkta vienoje ar keliose siaurose juostose
Dažniausiai plonoje titano juostelėje (<0.8 mm)
Sunku arba neįmanoma pašalinti tolesnio apdorojimo metu
Pasaulinėje gamybos terminologijoje šis defektas taip pat gali būti vadinamas:
Šonkaulių žymėjimas
Buckling Ridges
Lokalizuotas ritės išsipūtimas
Formos nestabilumas
Ašinio sulenkimo defektas
Kodėl svarbu juostelės: paslėptos titano juostelės defektų kainos
Riebalai nėra vien kosmetinė problema{0}}ji turi tiesioginės įtakos tikslaus titano medžiagų veikimui ir ekonominei vertei.
1. Paviršiaus kokybės pablogėjimas
Riebalai dažnai egzistuoja kartu su:
Kraštinės bangos
Centrinės sagtys
Formos iškraipymas
Paviršiaus banguotumas
Dėl šių defektų aukštos{0}}specifikacijos programos gali būti atmestos, pavyzdžiui:
Medicininiai implantai
Akumuliatorių srovės rinktuvai
Oro erdvės komponentai
Tiksli elektronika
2. Medžiagų atliekos
Dėl sunkių briaunų gali prireikti:
Pjaustymas
Atsitraukimas
Apipjaustymas
Visiškas išmetimas
Dėl to labai prarandama brangios titano žaliavos.
3. Mažesnis gamybos efektyvumas
Papildomai tikrinant, rūšiuojant ir perdirbant sunaudojamas brangus mašinos laikas ir sumažėja valcavimo staklių našumas.
4. Sumažėjęs pajamingumas ir pelningumas
Didesnis defektų lygis sukelia:
Mažesnis galutinis derlius
Padidėjusios gamybos sąnaudos
Pavėluotas pristatymas
Sumažėjęs konkurencingumas tarptautinėse rinkose
Dvi pagrindinės titano juostelių riedėjimo priežastys
1. Hot{1}}Valcuotų žaliavų kokybė: stabilumo pagrindas
Išsamūs pramoniniai bandymai rodo, kad net tada, kai šalto valcavimo sąlygos nesikeičia, briaunų dažnis gali labai skirtis priklausomai nuo gaunamos karšto valcavimo titano ritės kokybės.
Dažni žaliavų trūkumai
Paviršiaus įbrėžimai
Kampas (peilio-krašto nuokrypis)
Krašto įtrūkimai
Vietos storio didelės dėmės
Likutinė streso koncentracija
Vietos aukščiausios vietos: svarbiausias veiksnys
Smulkūs vietiniai storio nuokrypiai gali atrodyti nereikšmingi, tačiau itin{0}}plonoje titano juostelėje jie sukuria įtempių koncentraciją, kuri inicijuoja vietinį lenkimą ir briaunų susidarymą.
Didelio{0}}tikslumo gaminiams, tokiems kaip:
Titano folija
Medicininė titano juostelė
Baterijos klasės titano ritė
Elektroninis titano lakštas
Būtina griežta karšto ritinio{0}}kokybės kontrolė.
2. Šaltojo valcavimo proceso parametrai: dominuojantis veiklos veiksnys
Šiuolaikinėje titano juostelių gamyboje naudojami pažangūs valcavimo staklynai, tokie kaip:
6-High Mills
12-High Mills
20-High Sendzimir Mills
Netgi pažangiausi --{-Japonijos ir Europos 20-aukštų malūnai, galintys pagaminti 0,03–3,0 mm juostą, vis dar gali susidurti su briaunomis apdorojant didelius ritinius ir plačias plonas medžiagas.
Pagrindinės procesų optimizavimo bandymų išvados
Netinkamos formos kreivės padidina briauneles
Kai valcavimo tvarkaraščiai nukopijuojami tiesiai iš nerūdijančio plieno gamybos, briaunos tikimybė smarkiai padidėja.
Aukšta įtampa netinka titanui
Skirtingai nuo nerūdijančio plieno, komerciškai grynas titanas turi mažesnį tamprumo modulį ir stipresnį polinkį sulinkti veikiant ašinei apkrovai.
Pritaikytas formos valdymas yra būtinas
Specialūs vainiko, plokštumo ir ritininio{0}}lenkimo parametrai turi būti sukurti specialiai titano juostelėms.
Mechaninis mechanizmas: ašinio lenkimo nestabilumas
Pagrindinė briaunų atsiradimo priežastis yra gniuždymo{0}}sukeltas sulenkimas.
Kadangi titanas turi:
Mažesnis Youngo modulis nei plieno
Didelis stiprumo{0}}ir-svorio santykis
Stipri anizotropija po valcavimo
jis tampa labai jautrus ne{0}}vienodam streso pasiskirstymui.
Kai ašinis gniuždymo įtempis viršija kritinę lenkimo slenkstį, susiformuoja vietiniai iškilimai, kurie išlieka po suvyniojimo.
Matematinis briaunų nestabilumo modelis
Kritinis lenkimo stresas atsiranda dėl aiškaus ryšio:
Proporcinga ketvirtajai juostos storio laipsniai
Atvirkščiai proporcingas juostos pločio kvadratui
Tai reiškia, kad net ir nedidelis storio sumažinimas žymiai sumažina atsparumą briaunoms.
σcr∝b2t4
Kur:
σcr\\sigma_{cr}σcr=Kritinis lenkimo įtempis
ttt=Juostos storis
bbb=Juostos plotis
Praktinė reikšmė
