การขึ้นรูปที่อุณหภูมิห้องของแผ่นต้านทานการสึกหรอโลหะผสมไทเทเนียมความแข็งแรงสูง

การขึ้นรูปที่อุณหภูมิห้องของแผ่นต้านทานการสึกหรอของโลหะผสมไทเทเนียมที่มีความแข็งแรงสูง
แผ่นต้านทานการสึกหรอของโลหะผสมไทเทเนียมได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางถึงข้อดีของความแข็งแรงสูง น้ำหนักเบา และความแข็งแกร่งของโครงสร้างที่ดี โลหะผสมไทเทเนียมความแข็งแรงสูง Ti-6Al-4V ไม่เพียงแต่สามารถใช้ได้ในสาขาการบินเท่านั้น แต่ยังเป็นวัสดุตัวเลือกที่สำคัญสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างในอุตสาหกรรมอื่นๆ เช่น รถยนต์และเคมีภัณฑ์ ความสามารถในการขึ้นรูปของแผ่นโลหะผสม Ti-6Al-4V ที่ทนต่อการสึกหรอที่อุณหภูมิห้องนั้นมีจำกัดมาก และการคืนตัวหลังจากการขึ้นรูปมีขนาดใหญ่มาก ซึ่งทำให้เกิดปัญหามากมายกับการปั๊มขึ้นรูปและการขึ้นรูปด้วยแรงดันแบบดั้งเดิม แม้ว่าขีดจำกัดการขึ้นรูปของแผ่นต้านทานการสึกหรอโลหะผสม Ti-6Al-4 V จะเพิ่มขึ้นและการคืนตัวจะลดลงที่อุณหภูมิสูง การขึ้นรูปที่อุณหภูมิห้องมีข้อดีอย่างมากในการประหยัดต้นทุน การรีดขึ้นรูปเป็นวิธีการขึ้นรูปชนิดหนึ่งโดยใช้ม้วนหมุนเพื่อค่อยๆ เปลี่ยนรูปร่างแท่งโลหะและทำเป็นชิ้นงาน เหมาะสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างที่มีความแข็งแรงในการขึ้นรูปสูงและมีความสามารถในการขึ้นรูปจำกัด มีการใช้กันมากขึ้นในอุตสาหกรรมยานยนต์ โดยส่วนใหญ่ใช้สำหรับการขึ้นรูปเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงพิเศษและเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงพิเศษ เนื่องจากมุมสปริงกลับของวัสดุมีขนาดเล็ก และการชดเชยสปริงกลับสามารถทำได้ด้วยวิธีที่ง่ายและสะดวกระหว่างการขึ้นรูป การรีดขึ้นรูปจึงเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการขึ้นรูปอัลลอยด์ Ti-6Al-4V- แผ่นทนที่อุณหภูมิห้อง ด้วยเหตุนี้ Ossama และคณะ ศึกษาพฤติกรรมการขึ้นรูปและการสปริงกลับของแผ่นโลหะผสม Ti-6Al-4V ความแข็งแรงสูงหนา 2 มม. ที่ทนทานต่อการสึกหรอที่อบอ่อนที่อุณหภูมิ 820 องศาที่อุณหภูมิห้อง

โครงสร้างเดิมของแผ่นโลหะผสม Ti{{0}}Al-4V ที่ทนต่อการสึกหรอประกอบด้วยเฟส equiaxed 93.86% และเฟส 6.14% และขนาดเกรนเฉลี่ยคือ 1.3μm±0.7μm ผลการทดสอบแรงดึงที่อุณหภูมิห้องแสดงให้เห็นว่าแอนไอโซโทรปีมีขนาดใหญ่ เมื่อทิศทางการหมุนอยู่ที่ 45 องศา ความแข็งแรงของผลผลิตของตัวอย่างจะต่ำที่สุดและการยืดตัวจะสูง เมื่อถึงความแรงสูงสุด ตัวอย่างจะแตกอย่างรวดเร็ว การทดสอบขีดจำกัดการขึ้นรูปดำเนินการบนอุปกรณ์ที่มีการเจาะครึ่งทรงกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 60 มม. ระบบตรวจวัดความเครียดด้วยแสง "AutogridVario" พร้อมกล้อง CCD ขั้นสูง 4 ตัวใช้เพื่อบันทึกประวัติการเปลี่ยนรูปโดยสมบูรณ์ของแต่ละตัวอย่าง พฤติกรรมการเปลี่ยนรูปของเส้นทางความเครียดต่างๆ ได้รับการทดสอบโดยการออกแบบรูปร่างตัวอย่างที่แตกต่างกัน

พบว่าตัวอย่างทั้งหมดแตกอย่างกะทันหันที่ด้านบนของหมัดซีกทรงกลม และไม่มีปรากฏการณ์คอที่ชัดเจนก่อนการแตกหัก ซึ่งบ่งชี้ว่าความสามารถในการขึ้นรูปของโลหะผสมที่อุณหภูมิห้องนั้นมีจำกัดมาก เปรียบเทียบและวิเคราะห์พฤติกรรมการเปลี่ยนรูปของแผ่นโลหะผสม Ti-6Al-4 ที่ทนต่อการสึกหรอระหว่างการดัดงอและการรีดที่อุณหภูมิห้อง ผลการวิจัยพบว่ารัศมีการดัดขั้นต่ำของการทดสอบการดัดงอแบบลูกตุ้มพับและการทดสอบการดัดด้วยแม่พิมพ์ V คือ 9 มม. ในขณะที่รัศมีการดัดขั้นต่ำของการขึ้นรูปกลิ้งคือ 7.51 มม. ซึ่งเพิ่มขึ้นมากกว่า 15% แบบฟอร์มการกลิ้งสามารถขึ้นรูปให้มีรัศมีเล็กลงและมีการสปริงกลับน้อยกว่าแบบฟอร์มการดัดแบบธรรมดา สาเหตุหลักมาจากการรีดขึ้นรูปเป็นกระบวนการเปลี่ยนรูปสะสมหลายขั้นตอน และการเสียรูปหลายครั้งอย่างค่อยเป็นค่อยไปสามารถยับยั้งการเจริญเติบโตของรอยแตกร้าวได้ และในเวลาเดียวกัน การเสียรูปของวัสดุก็เพียงพอแล้วมากกว่าการเสียรูปธรรมดา นอกจากนี้ ข้อบกพร่องด้านรูปร่างที่มักเกิดขึ้นในกระบวนการรีดของเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงมีข้อบกพร่องค่อนข้างน้อยในกระบวนการรีดของโลหะผสม Ti-6Al-4V จะเห็นได้ว่าการรีดขึ้นรูปเป็นรูปแบบกระบวนการที่มีศักยภาพในการขึ้นรูปแผ่นโลหะผสมไทเทเนียมที่มีความแข็งแรงสูงที่ทนทานต่อการสึกหรอสำหรับการบินและชิ้นส่วนโครงสร้างรถยนต์ที่อุณหภูมิห้อง