Faktorer, der påvirker tegningen af titaniumlegeringstråde
Tråde af titanium og titanlegeringer er meget udbredt inden for vigtige områder, såsom befæstelser til luftfart, 3C-produkter, brillestel, bildele, medicinske instrumenter og svejsestænger. Generelt, når diameteren af titanium- og titanlegeringstråde er 30-40 % større end den endelige produktstørrelse, bruges koldtrækning til at opnå trådprodukter med høj dimensionsnøjagtighed.
Den kolde trækningsproces og mikrostrukturkontrol af det endelige produkt har en betydelig indvirkning på ydeevnen af titanium og titanlegeringstråde. De vigtigste faktorer, der påvirker trådtrækningens ydeevne, udover trækningstemperatur og trækningshastighed, omfatter kvaliteten af råmaterialet, matriceparametre, smørebetingelser og trækningsprocessens rute.
1. Råvarekvalitet
Kemisk sammensætning: Indholdet af væsentlige kemiske grundstoffer og urenheder må ikke overstige det tilladte område. Grundstoffer som brint (H), oxygen (O), nitrogen (N), jern (Fe) og silicium (Si) kan have en betydelig indvirkning på titanium. For eksempel kan brint forårsage brintskørhed i titanlegeringer, så streng kontrol er påkrævet under produktionen.
Overfladekvalitet: Trådoverfladen må ikke have defekter såsom revner, folder, ar, ører eller delaminering. Overfladefejl som revner og folder kan forekomme i råvaren i varierende grad. Disse defekter kan danne revner på overfladen, undergrunden eller inde i metallet, som kan udvikle sig yderligere under tegneprocessen, hvilket fører til et kraftigt fald i styrke eller endda brud. I modsætning til revner er folder ikke let opdaget, da de ofte er dækket af overfladeoxidationslag og kan fortsætte under tegning.
2. Varmebehandlingsproces
Varmebehandlingsprocessen under koldtrækning involverer hovedsageligt udglødning af tråden, som omfatter forbehandlingsudglødning af råmaterialet, mellemudglødning efter deformation og endelig udglødning. Formålet med forbehandling og mellemudglødning er at reducere virkningerne af arbejdshærdning, øge duktiliteten og optimere plasticiteten, hvilket gør materialet mere velegnet til næste trin i tegneprocessen.
3. Tegningsmatricer
Metaltrækmatricer er generelt lavet af cementeret hårdmetal (YK6, YK8) eller diamantmaterialer. Hårdmetal består af wolframcarbid og kobolt, hvor wolframcarbid er hårdt og slidstærkt, der tjener som skeletmateriale, mens kobolt øger legeringens sejhed. Cementeret carbid matricer er meget udbredt til tegning af forskellige metaller og legeret tråde. Diamantmatricer med høj hårdhed og slidstyrke er dyrere og vanskeligere at bearbejde, og bruges derfor kun til at trække fine og ultrafine tråde.
Afhængig af den langsgående tværsnitsform af matricehullet, kan standard tegnematricer opdeles i to former: bueformede matricer og koniske matricer. Førstnævnte bruges typisk til fine tråde, mens koniske matricer almindeligvis anvendes til rør, stænger og grove tråde. Afhængigt af deres funktion under tegningen er matricehullerne generelt opdelt i fire sektioner: indgangskonus (tilførselszone + smørezone), arbejdskegle, dimensioneringszone og udgangskonus.
4. Tegneproces
Reduktion pr. gennemløb: Titaniumlegeringer har lav duktilitet ved stuetemperatur, med flydespænding tæt på trækstyrke, hvilket resulterer i et højt udbytteforhold. Ved tegning af metalliske materialer skal styrken af materialet efter at have forladt matricen være højere end flydespændingen af materialet inde i matricen for at forhindre trådbrud. Derfor bør blindt forfølge for store reduktioner pr. gennemløb i tegningen undgås.
Total reduktion: Styrken af titanlegeringstråde øges med den samlede reduktionshastighed. Dette skyldes hovedsageligt, at når mængden af kold deformation øges, forekommer dislokationsformering inden i metalkornene, hvilket øger materialets modstand mod plastisk deformation. Dette fører til arbejdshærdning, som øger wirens brudkraft og trækstyrke. Men overdreven arbejdshærdning reducerer wirens sejhed, bøjning og vridningsværdier, og i alvorlige tilfælde bliver den skør med meget lav bøjningsydelse.
Tegningshastighed: Tegningshastighed er en afgørende faktor i metalbearbejdningsprocessen og har en betydelig indvirkning på ydeevnen af deformeret metal. Deformationshastighed refererer til ændringshastigheden i deformation eller det relative forskydningsvolumen pr. tidsenhed. Titaniumlegeringer er følsomme over for deformationshastigheder, og forskellige deformationshastigheder påvirker deres plasticitet og deformationsydelse markant. Under de samme tegningsforhold kan en forøgelse af tegnehastigheden forbedre arbejdsproduktiviteten og spare energi, men kvaliteten af ledningen og glatheden af tegneprocessen skal sikres.
