Fatores que afetam o desenho de fios de liga de titânio

Fios de titânio e ligas de titânio são amplamente usados ​​em campos importantes, como fixadores aeroespaciais, produtos 3C, armações de óculos, peças automotivas, instrumentos médicos e hastes de soldagem. Geralmente, quando o diâmetro dos fios de titânio e ligas de titânio é 30-40% maior do que o tamanho do produto final, a trefilação a frio é usada para obter produtos de fio com alta precisão dimensional.

O processo de trefilação a frio e o controle da microestrutura do produto final têm um impacto significativo no desempenho dos fios de titânio e liga de titânio. Os principais fatores que afetam o desempenho da trefilação, além da temperatura e velocidade de trefilação, incluem a qualidade da matéria-prima, parâmetros da matriz, condições de lubrificação e a rota do processo de trefilação.

1. Qualidade da matéria-prima

Composição química: O conteúdo dos principais elementos químicos e elementos de impureza não deve exceder a faixa permitida. Elementos como hidrogênio (H), oxigênio (O), nitrogênio (N), ferro (Fe) e silício (Si) podem ter um impacto significativo no titânio. Por exemplo, o hidrogênio pode causar fragilização por hidrogênio em ligas de titânio, portanto, é necessário um controle rigoroso durante a produção.

Qualidade da superfície: A superfície do fio não deve ter defeitos como rachaduras, dobras, cicatrizes, orelhas ou delaminação. Defeitos de superfície como rachaduras e dobras podem aparecer na matéria-prima em graus variados. Esses defeitos podem formar rachaduras na superfície, subsuperfície ou dentro do metal, que podem se desenvolver ainda mais durante o processo de trefilação, levando a uma queda acentuada na resistência ou até mesmo à quebra. Ao contrário das rachaduras, as dobras não são facilmente detectadas, pois geralmente são cobertas por camadas de oxidação da superfície e podem persistir durante a trefilação.

2. Processo de tratamento térmico

O processo de tratamento térmico durante a trefilação a frio envolve principalmente o recozimento do fio, que inclui o recozimento de pré-tratamento da matéria-prima, o recozimento intermediário após a deformação e o recozimento final. O objetivo do pré-tratamento e do recozimento intermediário é reduzir os efeitos do endurecimento por trabalho, aumentar a ductilidade e otimizar a plasticidade, tornando o material mais adequado para o próximo estágio do processo de trefilação.

3. Desenho de matrizes

Matrizes de trefilação de metal são geralmente feitas de carboneto cimentado (YK6, YK8) ou materiais de diamante. O carboneto cimentado consiste em carboneto de tungstênio e cobalto, com o carboneto de tungstênio sendo duro e resistente ao desgaste, servindo como material esquelético, enquanto o cobalto aumenta a tenacidade da liga. Matrizes de carboneto cimentado são amplamente utilizadas na trefilação de vários metais e fios de liga. Matrizes de diamante, com alta dureza e resistência ao desgaste, são mais caras e difíceis de processar, portanto, são usadas apenas para trefilar fios finos e ultrafinos.

Dependendo do formato da seção transversal longitudinal do furo da matriz, as matrizes de trefilação padrão podem ser divididas em duas formas: matrizes em forma de arco e matrizes cônicas. A primeira é normalmente usada para fios finos, enquanto as matrizes cônicas são comumente usadas para tubos, hastes e fios grossos. Dependendo de sua função durante a trefilação, os furos da matriz são geralmente divididos em quatro seções: o cone de entrada (zona de alimentação + zona de lubrificação), cone de trabalho, zona de dimensionamento e cone de saída.

4. Processo de desenho

Redução por Passe: Ligas de titânio têm baixa ductilidade à temperatura ambiente, com limite de escoamento próximo à resistência à tração, resultando em uma alta taxa de escoamento. Ao trefilar materiais metálicos, a resistência do material após sair da matriz deve ser maior do que o limite de escoamento do material dentro da matriz para evitar a quebra do fio. Portanto, deve-se evitar perseguir cegamente reduções excessivas por passe no trefilamento.

Redução Total: A resistência dos fios de liga de titânio aumenta com a taxa de redução total. Isso ocorre principalmente porque, à medida que a quantidade de deformação a frio aumenta, a multiplicação de deslocamentos ocorre dentro dos grãos de metal, aumentando a resistência do material à deformação plástica. Isso leva ao endurecimento por trabalho, o que aumenta a força de ruptura e a resistência à tração do fio. No entanto, o endurecimento excessivo por trabalho reduz os valores de tenacidade, flexão e torção do fio e, em casos graves, ele se torna quebradiço, com desempenho de flexão muito baixo.

Velocidade de trefilação: A velocidade de trefilação é um fator crucial no processo de produção de processamento de metal e tem um impacto significativo no desempenho do metal deformado. A taxa de deformação se refere à taxa de mudança na deformação ou ao volume de deslocamento relativo por unidade de tempo. As ligas de titânio são sensíveis à taxa de deformação, e diferentes velocidades de deformação afetam significativamente sua plasticidade e desempenho de deformação. Sob as mesmas condições de trefilação, aumentar a velocidade de trefilação pode melhorar a produtividade da mão de obra e economizar energia, mas a qualidade do fio e a suavidade do processo de trefilação devem ser garantidas.