티타늄 재료 압출에서 금속 흐름에 영향을 미치는 주요 요인은 무엇입니까?

압출 성형은 티타늄 재료의 플라스틱 가공에 중요한 방법입니다. 금속 흐름 상태는 압출 제품 품질의 핵심 요소입니다. 균일성은 제품의 기계적 특성, 치수 정확도 및 표면 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 고르지 못한 흐름은 수축 공동, 균열 및 구성 분리와 같은 결함을 유발할 수 있습니다.

 

 

결정 구조, 화학적 조성 및 열물리적 특성티타늄 재료내재적 요인이다. 압출 중 이러한 요소는 금속 유동 거동을 결정하고 소성 변형 능력과 유동 저항에 직접적인 영향을 미칩니다.

 

1. 결정구조 및 상변태 특성

• 순수 티타늄의 상 변화: 상온에서는 -저온 가소성이 낮고 흐름이 불균일한 Ti입니다. 882도 이상에서는 가소성이 향상되고 흐름이 더욱 균일한 -Ti로 변환됩니다.

 

• 합금 원소의 영향: -Al 및 Sn과 같은 안정화 원소는 상 변태 온도를 증가시킵니다. -안정화 원소(Mo 및 V)는 상 변태 온도를 감소시킵니다. 최적의 유량을 맞추기 위해서는 구성에 따른 정밀한 온도 제어가 필요합니다.

2. 화학성분 및 불순물 함량

• 주요 구성 요소의 영향: 고온 변형 저항과 가소성을-변경합니다. 설계 범위에서 구성이 벗어나면 흐름이 고르지 않게 되기 쉽습니다.

 

• 불순물의 영향: O, N 및 C는 저항을 증가시키고 가소성을 감소시킵니다. 균열이 발생할 가능성이 있습니다. 소량의 Fe는 소성에 도움이 되지만 과도한 Fe는 흐름을 방해하는 부서지기 쉬운 상을 형성합니다. 엄격한 불순물 관리가 필요합니다.

3. 열물성

• 낮은 열전도율: 변형 열은 소멸하기 어렵고 국지적으로 고온이 발생하기 쉬우므로 흐름이 빠른 부드러운 중심과 느린 흐름의 단단한 가장자리가 발생하여 유속 차이가 형성됩니다.

 

• 작은 선형 팽창 계수: 부피 수축/팽창이 적지만 온도 제어가 부적절하면 열 응력이 발생하여 흐름 방향이 바뀌고 치수 정확도에 영향을 미칩니다.

 

 

1. 압출온도

핵심은 온도 범위를 제어하고 가소성과 성능의 균형을 유지하여 재료의 상 구조를 조정하는 것입니다.

• 저온(상변태점 이하) : 가소성이 나쁘고, 균열이 생기기 쉽고, 금속의 흐름이 불균일하므로 최대한 피해야 합니다.

 

• 중간 온도(상 변태점에 가까움): + 이중-상 영역, 정밀한 온도 제어가 필요함. 그렇지 않으면 내부 응력이 발생할 가능성이 높습니다.

 

• 고온(상변태점 이상) : 가소성이 좋고 흐름이 균일하지만 온도가 너무 높으면 결정립이 성장하고 강도가 저하됩니다.

 

• 예: Ti-6Al-4V 합금은 일반적으로 가소성과 입자 안정성의 균형을 맞추기 위해 920-980도(+상 영역)에서 사용됩니다.

2. 압출속도

변형 시간과 열을 제어하여 유동 안정성을 조절합니다.

• 저속: 흐름이 균일하고 표면 품질이 양호하지만 생산 효율성이 낮고 금형 접착이 용이합니다.

 

• 고속: 국부적인 온도 상승이 빠르고 흐름이 가속되지만 "전진 흐름"이 발생하여 치수 편차나 균열이 발생하기 쉽습니다.

 

• 요점: 티타늄 소재는 열전도율이 낮아 엄격한 속도 제어가 필요합니다. 순수 티타늄의 일반적인 속도는 5-15mm/s이고 Ti-6Al-4V 합금의 경우 3-10mm/s입니다. 20mm/s를 초과하면 결함이 발생하기 쉽습니다.

3. 압출비율

재료 변형 정도를 반영하여 흐름 균일성과 밀도에 영향을 미칩니다.

• 작은 압출비(<10): Small deformation, flow concentrated in the center, and easy "subsurface porosity" at the edges.

 

• Large extrusion ratio (>10): 충분한 변형, 균일한 흐름 및 고밀도이지만 변형 저항이 크고 금형 마모가 쉽습니다.

 

• 예: 벽이 얇은 프로파일의 경우 8{1}}15, 견고한 티타늄 로드의 경우 15-25(다양한 제품 요구 사항에 맞춰 조정)

4. 윤활 조건

핵심 기능: 금형과 재료 사이의 마찰을 줄이고, 균일한 금속 흐름을 촉진하며, 금형 마모 및 에너지 소비를 줄입니다.

• 주요 요구 사항: 티타늄 소재의 압출 온도가 높고 기존 윤활유는 쉽게 파손될 수 있습니다. 고온-내열성 윤활제를 사용해야 합니다.

 

• 선호되는 솔루션: 유리 윤활제는 절연막을 형성하여 마찰 계수를 0.3-0.5에서 0.1-0.2로 줄이고 단열 및 손상 감소를 제공할 수 있습니다.

 

• 위험 경고: 윤활이 부족하거나 재료가 손상되면 "정체 유동 영역"이 발생하여 제품 표면 긁힘 및 내부 균열이 발생할 수 있습니다.

 

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