Исследование высокоэффективного-процесса холодного волочения прутков и проволоки из титанового сплава TC4

В данной статье основное внимание уделяется процессу холодной вытяжки прутков и проволоки из титанового сплава TC4, а также изучению влияния процессов предварительной обработки и параметров матрицы на формование заготовок. Благодаря оптимизации параметров процесса холодной волочения было успешно достигнуто производство титанового сплава TC4 методом холодной волочения при комнатной температуре.

Анализ состава и микроструктуры заготовок ТС4, полученных методом горячей вытяжки, показал, что после горячей вытяжки зеренная структура фрагментирована и подвергается неполной рекристаллизации. Зерна мелкие, равноосные, с нечеткой реологической направленностью, что создает благоприятные условия для деформации холодной вытяжки. Поверхность излома TC4 после горячей вытяжки имела характеристики пластичного разрушения, при этом на дне ямок появлялись многочисленные поры по мере увеличения степени деформации. После отжига при температуре 760 градусов в течение 1 часа заготовка показала хорошие общие характеристики, а на поверхности образовалась однородная и плотная светло-желтая оксидная пленка.

Перед волочением заготовки ТС4 прошли предварительную обработку поверхности, в результате чего были успешно получены фосфатные и оксалатные смазочные покрытия толщиной 2 мкм и 20 мкм соответственно. Покрытия продемонстрировали плотную адгезию к подложке, обеспечивая основу для прилипания смазки и изолируя заготовку от прямого контакта со штампом. Численный анализ определил параметры формы матриц для холодного волочения стержней и проволоки и показал, что сила деформации остается относительно низкой при угле рабочего конуса 10–12 градусов.

Эксперименты показывают, что оксалатное смазочное покрытие более эффективно при холодном волочении ТС4, что приводит к более высокому качеству поверхности тянутой заготовки. После четырех последовательных проходов волочения общая деформация заготовки достигает 45 %, что соответствует требованиям массового производства.

После холодной волочения прочность титанового сплава ТС4 увеличивается, а его удлинение уменьшается, что приводит к значительному наклепу. Отжиг восстанавливает пластичность заготовки, не влияя на следующий проход холодной волочения. После отжига структура зерен является равноосной, причем степень равноосности увеличивается с ростом деформации.