LeAlliage de titane GR5, avec ses propriétés mécaniques complètes exceptionnelles à température ambiante et à haute température, est le principal matériau utilisé pour les composants de base tels que les pièces structurelles d'avions, les pales de ventilateur et les tubes de tambour. Il représente plus de 50 % de l’utilisation totale des alliages de titane pour l’aérospatiale. Dans les avions aérospatiaux dotés de composants et de fixations porteurs de -sections transversales de charge-de grande taille variable, les exigences en matière de performances de rupture sous contrainte par entaille des barres de matières premières sont extrêmement élevées. Il doit posséder une excellente résistance à l'amorçage et à la propagation des fissures, et être capable d'éviter efficacement le risque de défaillance structurelle dans des conditions de concentration de contraintes élevées. Dans la production de frappe à froid de fixations en alliage de titane, la rugosité de surface et le degré de déformation par compression des barres de matière première déterminent directement la qualité du formage à froid, l'état des défauts de surface et la fiabilité du produit fini.
Par rapport au processus de formage à chaud, le formage à froid des alliages de titane présente des avantages significatifs tels que des processus rationalisés, un taux d'utilisation élevé des matériaux, un excellent effet de renforcement de la déformation et de faibles coûts de production. L'efficacité globale de la production et les performances économiques sont améliorées de 1 à 2 fois par rapport au processus de forgeage traditionnel, et il est devenu la méthode de formage courante pour les boulons, rivets et fixations de précision en alliage de titane pour l'aérospatiale. Cependant, l'industrie n'a pas encore élaboré une norme d'évaluation unifiée pour définir les défauts de microfissure de surface après le formage à froid des alliages de titane, ce qui entraîne un manque de base systématique pour l'appariement des paramètres de processus, le contrôle de la qualité de la surface et le contrôle de la stabilité du formage pendant le processus de production. Par conséquent, une recherche approfondie-sur les lois de corrélation entre la rugosité de surface, le taux de compression et les microfissures de frappe à froid des barres en alliage de titane G5 est d'une grande importance pour optimiser le processus de formage à froid et améliorer la qualité de formage des fixations aérospatiales. Cette recherche technique prend différentes spécifications des barres de titane étirées à froid Gr5 recuites comme objets de test, analyse systématiquement la microstructure, la structure de phase et les propriétés mécaniques des matières premières, combine la microscopie optique, la détection microscopique par microscopie électronique à balayage et la simulation de formation d'éléments finis pour restaurer l'ensemble du processus d'évolution de la microstructure, de distribution des contraintes et de transformation de phase de bande de cisaillement isotherme. sur les défauts de formage à froid.
Le test a sélectionné des tiges en alliage de titane GR5 de 6,5 mm-qui ont été uniquement soumises à un traitement de tournage et sans traitement de meulage fin pour un test de comparaison de frappe à froid. Sous un taux de compression de 60 %, il n’y avait aucune fissure macroscopique visible sur l’échantillon dans son ensemble et l’intégrité globale de la surface bombée formée était bonne. Cependant, sous observation en microscopie électronique à fort -grossissement, il a pu être clairement observé que des micro-fissures de surface typiques dans une direction de 45 degrés sont apparues sur le côté bombé de la grande zone de déformation de la frappe à froid, qui appartient aux micro-défauts typiques de type cisaillement-de la déformation à froid de l'alliage de titane. Une grande quantité de données de test indique que lorsque la rugosité de surface des tiges en alliage de titane GR5 est contrôlée dans une plage raisonnable, avec une rugosité Ra inférieure ou égale à 0,6 et que le taux de compression de formage ne dépasse pas 75 %, les produits de frappe à froid ne présentent aucun défaut de fissure macroscopique, le contour global de formage est régulier et la déformation est uniforme et stable. Même sans défauts macroscopiques, dans les conditions d'observation microscopique à fort grossissement -, une morphologie régulière de micro-fissures à 45 degrés apparaît toujours sur le côté bombé de la tête de frappe à froid, ce qui est une caractéristique microscopique typique du formage à froid d'un alliage de titane sous une déformation par compression importante.
Du point de vue du mécanisme du processus, le formage à froid des alliages de titane est un processus impliquant une forte contrainte de compression et une déformation plastique importante. La structure de micro-rugosité à la surface de la matière première formera une concentration de contraintes locale pendant le processus de déformation. À mesure que le taux de compression augmente, le gradient de contrainte sur la surface s'intensifie continuellement et, éventuellement, des microfissures à 45 degrés se formeront dans la direction de la contrainte de cisaillement maximale. Bien que ces micro-fissures ne constituent pas une défaillance macroscopique, elles affecteront directement l'état de surface, la résistance à la fatigue et la stabilité de service des fixations aérospatiales, et constituent des défauts invisibles qui doivent être contrôlés avec précision dans le processus de production de-fixations en titane aérospatiales haut de gamme.
Cette recherche sur les processus a clairement vérifié la relation entre la qualité de surface des matières premières et les paramètres de formage, et a clarifié la gamme de processus sûrs pour le formage à froid de l'alliage de titane Gr5. Il fournit des données expérimentales solides et un support théorique à l'industrie pour établir une norme unifiée d'évaluation des micro-fissures, optimiser le processus de production de frappe à froid et contrôler avec précision la qualité des produits finis. En contrôlant strictement la rugosité de la surface de la tige en titane et en faisant correspondre scientifiquement les paramètres de déformation par compression, il peut supprimer efficacement la génération de micro-fissures lors de la frappe à froid, améliorer de manière stable la précision du formage et la fiabilité de service des fixations en alliage de titane Gr5 de qualité aérospatiale-, et fournir une base de processus clé pour la production de formage à froid à grande échelle et de haute-qualité de fixations en titane aérospatiales haut de gamme-.
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