Tvařitelnost vysokopevnostního plechu z titanové slitiny při pokojové teplotě

Titanová deska je široce uznávána pro své výhody vysoké pevnosti, nízké hmotnosti a dobré strukturální tuhosti. Vysokopevnostní titanovou slitinu Ti-6Al-4V lze použít nejen v oblasti letectví, ale také v jiných průmyslových oblastech, jako jsou automobily a chemikálie.

Plech ze slitiny Ti{{0}}Al-4V má velmi omezenou tvarovatelnost při pokojové teplotě a zpětné odpružení po tváření je velké, což přináší mnoho problémů tradičnímu lisování a tlakovému tváření. Přestože se limit tváření plechu ze slitiny Ti-6Al-4V zvýší a zpětné odpružení se sníží při vysoké teplotě, tváření při pokojové teplotě má stále velké výhody z hlediska úspory nákladů. Válcovací tváření je metoda tváření, která pomocí rotujícího válce postupně deformuje kovový polotovar a vytváří obrobek, který je vhodný pro tváření konstrukčních dílů s vysokou pevností a omezenou tvarovatelností a je stále více využíván v automobilovém průmyslu, zejména pro tváření ultra-vysokopevnostní oceli, vysokopevnostní oceli atd. Vzhledem k malému úhlu zpětného odpružení materiálu v procesu válcování a kompenzaci zpětného odpružení jednoduchou a snadnou metodou je válcování efektivní metodou pro tváření Ti{{ Plech ze slitiny Al-4V při pokojové teplotě. Za tímto účelem Ossama a kol. provedl laboratorní výzkum tváření a odpružení 2 mm silného plechu ze slitiny Ti-6Al-4V po žíhání při 820 stupních při pokojové teplotě. Původní struktura desky ze slitiny Ti-6Al-4V vybrané pro experiment se skládala z 93,{15}} % rovnoosé fáze a 6,14 % fáze a průměrná velikost zrna byla 1,3 μm ±0,7μm. Výsledky tahové zkoušky při pokojové teplotě ukazují, že její anizotropie je velká, a když je 45 stupňů se směrem válcování, mez kluzu vzorku je nejnižší, prodloužení je vysoké, a když je dosaženo konečné pevnosti, vzorek bude rychle se zlomit. Mezní zkouška tváření se provádí na zařízení vybaveném polokulovým razidlem o průměru 60 mm. Optický systém měření deformace "Autogrid Vario" vybavený čtyřmi pokročilými CCD kamerami se používá k záznamu kompletní historie deformací každého vzorku. Deformační chování různých cest deformace je testováno navržením různých tvarů vzorků. Experiment zjistil, že všechny vzorky se náhle zlomily v horní části razníku polokoule a před lomem nedošlo k žádnému zjevnému jevu hrdla, což naznačuje, že tvárnost slitiny při pokojové teplotě byla velmi omezená. Poměrně bylo analyzováno deformační chování plechu ze slitiny Ti-6Al-4V během ohýbání při pokojové teplotě a válcování. Výsledky ukazují, že minimální poloměr ohybu při zkoušce ohybem kyvadlovým skládáním a při zkoušce ohybem ve tvaru V je 9 mm, zatímco minimální poloměr ohybu válcovaného tvaru je 7,51 mm, což je nárůst o více než 15 %. Válcované tvary mohou vytvářet menší poloměry a mají menší odpružení než jednoduché tvarování ohybem. Je to především proto, že válcování je vícestupňový kumulativní deformační proces a postupná vícenásobná deformace může zabránit růstu trhlin a zároveň učinit deformaci materiálu úplnější než běžná deformace. Navíc tvarové vady, které se často vyskytují při procesu válcování vysokopevnostní oceli, jsou při tváření slitiny Ti-6Al-4V relativně vzácné. Je vidět, že válcování je slibným procesním řešením pro tváření desek z vysoce pevných titanových slitin pro letecké a automobilové konstrukční díly při pokojové teplotě.