تحليل قذف التيتانيوم: العوامل الرئيسية المؤثرة على تدفق المعادن

يلعب البثق الساخن دورًا حاسمًا فيمادة التيتانيوميعالج. ومع ذلك، فإن الخصائص الفيزيائية والكيميائية الفريدة للتيتانيوم وسبائك التيتانيوم تجعل هذه العملية أكثر تعقيدًا بكثير من سبائك الألومنيوم أو سبائك النحاس أو حتى الفولاذ. يؤثر انتظام تدفق المعدن بشكل مباشر على جودة المنتجات المبثوقة. اليوم، سوف نتعمق في العوامل الرئيسية التي تؤثر على تدفق المعادن أثناء قذف مادة التيتانيوم.

 

 

التحديات الناشئة عن الخصائص المتأصلة للتيتانيوم

 

تتمتع قضبان التيتانيوم وقضبان سبائك التيتانيوم بموصلية حرارية منخفضة، وهي خاصية تشكل تحديات كبيرة أثناء البثق الساخن. عندما تصل درجة حرارة برميل البثق إلى 400 درجة مئوية، فإن فرق درجة الحرارة بين الطبقات السطحية والداخلية للبليت يمكن أن يصل إلى 200-250 درجة مئوية. إلى جانب تأثير تقوية امتصاص الغاز، يُظهر المعدن الموجود على السطح وفي وسط الكتلة اختلافات كبيرة في القوة واللدونة، مما يؤدي إلى تشوه غير متساوٍ للغاية أثناء البثق. يؤدي هذا إلى إجهاد شد إضافي كبير على الطبقة السطحية، وهو السبب الجذري للشقوق والشقوق على سطح المنتجات المبثوقة.

 

علاوة على ذلك، تشكل مادة التيتانيوم، عند 980 درجة و1030 درجة، مادة سهلة الانصهار مع مواد قوالب سبائك أساسها الحديد - أو النيكل-، مما يتسبب في تآكل شديد للقالب. ولذلك، هناك حاجة حاليا إلى مواد التشحيم لبثق قضبان سبائك التيتانيوم.

 

العوامل الأساسية التي تؤثر على تدفق المعادن

 

طريقة البثق

تؤثر طرق البثق المختلفة بشكل كبير على توحيد تدفق المعدن:

يتفوق البثق العكسي على البثق الأمامي لأنه يغير اتجاه ودرجة الاحتكاك بين المعدن وأسطوانة البثق، مما يقلل من مقاومة الاحتكاك لتدفق المعدن ويسمح بتدفق أكثر سلاسة.

يؤدي البثق البارد إلى تدفق معدني أكثر انتظامًا من البثق الساخن. أثناء البثق على البارد، يكون المعدن في حالة باردة، مع مقاومة عالية للتشوه ولكن بنية حبيبية داخلية مستقرة، مما يؤدي إلى تشوه موحد نسبيًا عبر الأجزاء المختلفة. أثناء البثق الساخن، يكون المعدن عند درجة حرارة عالية، مما يقلل من مقاومة التشوه، ولكن التوزيع غير المتكافئ لدرجة الحرارة يمكن أن يؤدي بسهولة إلى تدفق غير متساوٍ.

 

البثق المشحم أفضل من البثق غير المشحم. يشكل زيت التشحيم طبقة تشحيم بين المعدن والقالب، مما يقلل الاحتكاك والمقاومة، مما يؤدي إلى تدفق معدني أكثر اتساقًا. ولذلك، فإن طريقة البثق تؤثر في المقام الأول على تدفق المعدن عن طريق تغيير ظروف الاحتكاك.

 

سرعة البثق

تؤدي زيادة سرعة البثق إلى تفاقم عدم انتظام تدفق المعدن. وذلك لأن السرعة المفرطة تمنع المعدن من التشوه الكامل وتنسيق تدفقه، مما يؤدي إلى توزيع الضغط الداخلي بشكل غير متساو. على سبيل المثال، أثناء البثق بسرعة عالية-، يتدفق المعدن الموجود بالقرب من الجدار الداخلي لأسطوانة البثق ببطء بسبب الاحتكاك العالي، بينما يتدفق المعدن الموجود في المركز بسرعة، مما يؤدي إلى حدوث فرق كبير.

 

درجة حرارة البثق

وكعامل رئيسي، فإن زيادة درجة حرارة البثق تقلل من مقاومة تشوه البليت ولكنها تؤدي إلى تفاقم التدفق غير المتساوي للمعادن. إذا تم تسخين أسطوانة البثق والقالب بدرجة منخفضة للغاية، فإن فرق درجة الحرارة بين الطبقات الخارجية والداخلية يزداد، مما يزيد من تفاقم التدفق غير المتساوي. نظرًا لاختلاف مرونة المعدن وقوته عند درجات حرارة مختلفة، فإن المناطق ذات درجات الحرارة المرتفعة-تظهر مرونة أفضل وتدفقًا أسرع، بينما تظهر المناطق ذات درجات الحرارة المنخفضة-عكس ذلك. علاوة على ذلك، كلما كانت الموصلية الحرارية للمعدن أفضل، كلما كان توزيع درجة الحرارة أكثر اتساقًا على الوجه النهائي للقطعة المعدنية، مما يؤدي إلى تدفق معدني أكثر انتظامًا.

 

قوة المعدن

وفي ظل نفس الظروف، تؤدي قوة المعدن الأعلى إلى تدفق أكثر انتظامًا. تتمتع المعادن عالية القوة-برابط حبيبي داخلي قوي، مما يؤدي إلى نقل الضغط بشكل أفضل وتمكين التشوه المنسق عبر الأجزاء المختلفة؛ المعادن ذات القوة المنخفضة-، بسبب ضعف الروابط الحبيبية، تكون عرضة للتشوه الموضعي غير المتساوي.

 

زاوية الموت

زاوية القالب (الزاوية بين وجه نهاية القالب والمحور المركزي) لها تأثير كبير على قابلية تدفق المعدن. تؤدي زاوية القالب الأكبر إلى تدفق معدني غير متساوٍ. وذلك لأن زاوية القالب الكبيرة تسبب توزيعًا غير متساوٍ للمقاومة أثناء مرور المعدن عبر القالب؛ يواجه المعدن الموجود بالقرب من الجدار الداخلي للقالب مقاومة أكبر ويتدفق بشكل أبطأ، بينما يواجه المركز العكس. ومع ذلك، عند استخدام قالب متعدد-من الثقوب للبثق، إذا تم ترتيب فتحات القالب بشكل معقول، فيمكن أن يصبح التدفق المعدني في كل ثقب أكثر تجانسًا، مما يؤدي إلى تحسين التدفق الإجمالي.

 

درجة التشوه

تؤدي درجات التشوه المفرطة وغير الكافية إلى تدفق غير متساوٍ للمعادن. إذا كانت درجة التشوه صغيرة جدًا، يكون الضغط الداخلي للمعدن منخفضًا وغير كافٍ لتعزيز التدفق الكافي، مما يؤدي بسهولة إلى مناطق موضعية بدون تشوه أو تشوه غير كافٍ. إذا كانت درجة التشوه كبيرة جدًا، يكون الضغط الداخلي مرتفعًا جدًا، مما يؤدي إلى عيوب مثل الشقوق في المعدن. بالإضافة إلى ذلك، فإن المعدن القريب من منطقة التشوه يتدفق بشكل أسرع من ذلك البعيد.