Ứng dụng công nghệ nắn thẳng uốn ngược quay trong sản xuất thanh rèn chính xác bằng hợp kim titan

Năm 1940, Kroll hoàn thiện phương pháp “khử magie của titan tetraclorua” để chiết xuất titan. Các Titan, Những đứa con của Trái đất, bắt đầu cống hiến hết mình cho sản xuất công nghiệp từ phòng thí nghiệm. Kể từ đó, ngành công nghiệp sản xuất titan và hợp kim titan đã phát triển nhanh chóng. Trong những năm gần đây, ngành công nghiệp titan và công nghệ xử lý vật liệu titan trên thế giới ngày càng phát triển, việc sản xuất và tiêu thụ titan xốp, hợp kim titan biến dạng và vật liệu gia công hợp kim titan đã đạt mức rất cao. Nó ngày càng được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, tàu chiến, vũ khí và sản xuất các sản phẩm quân sự khác, đồng thời nó cũng có tiềm năng ứng dụng rất lớn trong ngành công nghiệp ô tô, hóa chất và năng lượng.

Do nhu cầu sản xuất công nghiệp hiện đại, nhiều loại vật liệu titan đã được phát triển: thanh titan, tấm titan, dây titan, dải titan, ống titan, lá titan, v.v. Trong số đó, sản xuất các thanh hợp kim titan cỡ nhỏ đã bắt đầu thành hình. Loại thanh này có đặc điểm là kích thước nhỏ và số lượng đếm lớn. Thông thường, máy rèn chính xác được sử dụng để sản xuất chúng nhằm đảm bảo hiệu quả sản xuất và độ ổn định của sản phẩm. Công ty chúng tôi có máy rèn chính xác SXP-13, máy làm thẳng JBLR-130 và thiết bị gia nhiệt tương ứng, với sản lượng hàng năm khoảng 600 tấn thanh rèn chính xác.

Lý thuyết và sự phát triển của thanh nắn thẳng

Như người xưa vẫn nói, "chỉnh sửa quá mức là quá nhiều". Tuy nhiên, trong lĩnh vực làm thẳng kim loại, hiệu chỉnh quá mức phải là hiệu chỉnh quá mức. Phương pháp làm thẳng uốn ngược đơn giản truyền thống sử dụng lý thuyết này. Như được hiển thị trong Hình 1, chúng ta xác định bán kính cong của trạng thái uốn ban đầu của thanh ab là ρ0, bán kính uốn ngược được sử dụng trong quá trình làm thẳng là ρ1 và bán kính uốn ngược đạt trạng thái a'b'. Lúc này ngoại lực mất đi và thanh lò xo tự do. Trở lại trạng thái a"b". Nếu a"b" là một đường thẳng thì mục đích làm thẳng sẽ đạt được. Tuy nhiên, mối quan hệ giữa lượng uốn ngược và lượng uốn ban đầu là phi tuyến tính và bị ảnh hưởng bởi độ dẻo và hình dạng mặt cắt ngang của vật liệu. Do đó, việc làm thẳng trong thực tế sản xuất thường sử dụng phương pháp uốn ngược nhiều lần để giảm trạng thái uốn của thanh và làm cho nó đáp ứng được yêu cầu.

hình ảnh

Hình 1 Sơ đồ nguyên lý của phương pháp nắn thẳng uốn ngược

Dựa trên phương pháp nắn thẳng uốn ngược đơn giản, lý thuyết nắn thẳng uốn ngược quay đã được phát triển. Như được hiển thị trong Hình 2, máy làm thẳng con lăn nghiêng được sử dụng để làm thẳng các ống và thanh có kích thước nhỏ áp dụng lý thuyết làm thẳng quay này. Bề mặt của con lăn làm thẳng của máy ép tóc con lăn nghiêng là bề mặt hyperboloid được hình thành do sự quay của một hyperbola quanh trục. Trong quá trình làm thẳng, thanh quay về phía trước dưới lực ma sát của con lăn làm thẳng. Sau khi các sợi dọc trục của thanh trải qua biến dạng đàn hồi-dẻo lớn, Khả năng bật lại dần trở nên ổn định. Ngay cả khi trạng thái uốn ban đầu là khác nhau, do mỗi sợi đã được ép đùn và biến dạng từ nhỏ đến lớn rồi từ lớn đến nhỏ nhiều lần nên khả năng đàn hồi cuối cùng của thanh có xu hướng giống nhau. Biến dạng này được lặp lại càng nhiều lần thì khả năng phục hồi càng lớn. Các khả năng càng gần thì hiệu quả làm thẳng sẽ càng tốt. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng tác dụng làm thẳng của máy ép tóc con lăn nghiêng có liên quan đến các điều kiện sau: số điểm tạo ra vùng uốn ít nhất là bốn, nghĩa là tạo ra hai vùng uốn thẳng và uốn ngược hiệu quả; chiều dài đường cong của vùng uốn càng dài thì hiệu ứng làm thẳng càng tốt; phải duy trì mối quan hệ hình học hợp lý giữa góc vát của con lăn thẳng, khoảng cách con lăn và khe hở con lăn.

hình ảnh

Hình 2 Sơ đồ nguyên lý làm thẳng uốn ngược quay

Nghiên cứu và cải tiến cácthanh rèn chính xác hợp kim titancông nghệ làm thẳng
phương pháp thí nghiệm
Thử nghiệm này được chia thành hai nhóm: thử nghiệm một tập trung vào mối quan hệ giữa hiệu ứng làm thẳng của các thanh rèn chính xác bằng hợp kim titan có cùng thông số kỹ thuật và nhãn hiệu khác nhau và góc vát của con lăn làm thẳng, và thử nghiệm thứ hai khám phá ảnh hưởng của chiều dài cong đến quá trình làm thẳng của thanh rèn chính xác bằng hợp kim titan. tác dụng. Thanh thẳng được đánh giá bằng cách sử dụng bệ hiệu chỉnh và thước đo cảm biến: nếu độ cong của thanh sau khi hiệu chỉnh không lớn hơn 3mm/1000mm thì được đánh giá là đạt tiêu chuẩn và nếu độ cong của thanh không lớn hơn 1mm/ 1000mm thì sẽ được đánh giá là xuất sắc. Thiết bị thử nghiệm là máy làm thẳng JBLR-130 (2-2-2) của Công ty Công nghiệp Titan Baoji và vật liệu thử nghiệm là các thanh rèn chính xác bằng hợp kim titan φ45mm TA2, TC4 và Ti55511.
Trong thử nghiệm đầu tiên, các thanh rèn chính xác TA2, TC4 và Ti55511 có φ45mm đã được chọn. Máy làm thẳng đã điều chỉnh ba bộ khe hở cuộn và làm thẳng góc vát cuộn (khe hở con lăn φ44 ~ φ44,5mm, góc vát cuộn thẳng 37.0 độ; khe hở cuộn φ44.5- φ45mm, vát con lăn làm thẳng góc 37,2 độ; khe hở cuộn φ43,5 ~ φ44mm, góc vát con lăn thẳng 36,8 độ) để làm thẳng và ghi lại hiệu ứng làm thẳng. Trong thử nghiệm thứ hai, các thanh rèn chính xác TC4 có đường kính 45 mm được chọn để làm thẳng đơn. Theo trình tự cấp liệu, ba cặp con lăn làm thẳng của máy làm thẳng 2-2-2 được xác định là con lăn làm thẳng 1, con lăn làm thẳng 2 và con lăn làm thẳng 3. Trong thử nghiệm, góc xiên của con lăn làm thẳng 1 và làm thẳng Con lăn 2 sử dụng dữ liệu tối ưu trong thử nghiệm 1, đồng thời góc xiên và khoảng cách cuộn của con lăn làm thẳng 3 được tăng lên một cách thích hợp để tăng bán kính cong của vùng uốn ngược thẳng thứ hai. Ghi lại hiệu ứng làm thẳng.
Dữ liệu thử nghiệm
⑴Dữ liệu đầu tiên của lần kiểm tra thứ nhất: khe hở cuộn φ44 ~ φ44,5mm, góc xiên cuộn thẳng 37.0 độ
⑵Dữ liệu thứ hai của thử nghiệm thứ nhất: khe hở cuộn φ44,5 ~ φ45mm, góc vát cuộn thẳng 37,2 độ
⑶Dữ liệu thứ ba của thử nghiệm 1: khe hở cuộn φ43,5 ~ φ44mm, góc xiên cuộn thẳng 36,8 độ
⑷ Đối với thử nghiệm thứ hai, góc của con lăn làm thẳng 1 và con lăn làm thẳng 2 được chọn là 37.0 độ, có tác dụng làm thẳng tốt nhất trong thử nghiệm một và góc của con lăn làm thẳng 3 được tăng lên một cách thích hợp cho Bài kiểm tra.
Phân tích thực nghiệm
Qua phân tích dữ liệu thống kê của ba thử nghiệm trong Thí nghiệm 1, có thể thấy rằng hiệu quả làm thẳng của các thanh rèn chính xác bằng hợp kim titan của các nhãn hiệu khác nhau có liên quan chặt chẽ đến khe hở cuộn và góc xiên con lăn làm thẳng của máy làm thẳng. Sau khi phân tích góc xiên của con lăn làm thẳng, Góc là yếu tố chi phối ảnh hưởng đến hiệu quả làm thẳng, trong khi khe hở cuộn ảnh hưởng nhiều hơn đến chất lượng bề mặt của thanh làm thẳng. Trong quá trình thử nghiệm, chúng tôi nhận thấy rằng hiệu ứng làm thẳng có liên quan đến đường cong xoắn ốc được hình thành khi phôi đi qua máy làm thẳng. Từ TA2 đến TC4 đến Ti55511, độ dẻo của vật liệu càng kém thì độ cứng càng tăng. Để đạt được độ duỗi thẳng cần thiết. Đối với các đường cong cong, phải giảm góc vát làm thẳng. Vì vậy, ngay cả khi phôi có cùng thông số kỹ thuật, để đạt được hiệu quả làm thẳng tốt, cần phải xem xét ảnh hưởng của độ dẻo và độ cứng của phôi. Từ dữ liệu của Thí nghiệm 2, chúng ta có thể thấy rằng việc tăng góc xiên của con lăn làm thẳng 3 một cách thích hợp làm cho bán kính uốn ngược của vùng uốn ngược làm thẳng thứ hai lớn hơn và tương ứng làm tăng chiều dài đường cong của vùng uốn ngược, có thể cải thiện việc làm thẳng . Tác dụng. Tuy nhiên, khi góc vát của con lăn làm thẳng số 3 vượt quá một góc giới hạn nhất định thì chất lượng làm thẳng sẽ giảm mạnh. Lý do được phân tích là khi góc vát của con lăn làm thẳng 3 tăng quá mức thì không thể hình thành vùng uốn ngược làm thẳng hiệu quả và không thể đảm bảo hiệu quả làm thẳng. .
Tóm lại là
⑴ Khi làm thẳng các thanh rèn chính xác bằng hợp kim titan, không có mối quan hệ tuyến tính chặt chẽ giữa góc vát của con lăn làm thẳng và đường kính thanh. Xem xét ảnh hưởng của độ dẻo và độ cứng của vật liệu đến đường uốn ngược thẳng, đối với các loại có độ dẻo kém và độ cứng cao cần giảm góc vát của con lăn nắn một cách thích hợp để đảm bảo đường uốn ngược cần thiết cho việc làm thẳng. ⑵ Đối với máy làm thẳng ống và thanh loại (2-2-2), hãy tăng góc vát của con lăn làm thẳng một cách thích hợp để tăng bán kính uốn ngược và cải thiện hiệu quả làm thẳng. Tuy nhiên, khi góc quá lớn, không thể hình thành vùng duỗi thẳng và uốn cong hiệu quả và hiệu quả làm thẳng giảm mạnh.

---Bài viết được chọn từ《Rèn và dập nhanh Số 5 năm 2023