แผ่นไทเทเนียม

กระบวนการรีดแผ่นไทเทเนียมมีขั้นตอนอะไรบ้าง (เช่น การรีดครั้งแรก การรีดร้อน การรีดเย็น ฯลฯ) โรงรีดชนิดใดที่ใช้? จะควบคุมอุณหภูมิการหมุนและการลดขนาดเพื่อให้แน่ใจว่าโครงสร้างจุลภาคและประสิทธิภาพของแผ่นสม่ำเสมอหรือไม่

การกลิ้งของไทเทเนียมและ แผ่นโลหะผสมไทเทเนียม เป็นกระบวนการที่ซับซ้อนซึ่งผสมผสานวัสดุศาสตร์ การควบคุมทางกล และการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการเข้าด้วยกัน ผังกระบวนการสามารถแบ่งออกเป็นสามขั้นตอนหลัก: การรีดครั้งแรก การรีดร้อน และการรีดเย็น แต่ละขั้นตอนจะสอดคล้องกับอุปกรณ์โรงรีดแบบเฉพาะและพารามิเตอร์กระบวนการ
(1) ขั้นตอนการกลิ้งเริ่มต้น
การรีดครั้งแรกมักจะใช้โรงรีดแบบพลิกกลับได้สองม้วน หน้าที่หลักคือทำลายโครงสร้างผลึกเรียงเป็นแนวของแท่งโลหะผสมไททาเนียมและทำให้เกิดการเสียรูปพลาสติกตั้งแต่แรก ในขั้นตอนนี้ อุณหภูมิการให้ความร้อนของแท่งโลหะจะต้องได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด (ปกติจะอยู่ที่ 30-50°C เหนือบริเวณเฟส β) และข้อบกพร่องในการหล่อจะต้องถูกกำจัดด้วยการกลิ้งเปลี่ยนรูปขนาดเล็กหลายรอบ (ลดลงต่อการผ่าน ≤15%) Changzhou Bokang Special Material Technology Co., Ltd. ได้ปรับปรุงความสม่ำเสมอของโครงสร้างจุลภาคของขั้นตอนการรีดขั้นต้นอย่างมีนัยสำคัญ โดยการปรับกระบวนการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันของแท่งโลหะให้เหมาะสม และผสมผสานการจำลองเชิงตัวเลขเพื่อคาดการณ์ความต้านทานการเสียรูป
(2) ขั้นตอนการรีดร้อน
การรีดร้อนใช้เครื่องรีดแบบย้อนกลับไม่ได้สี่ม้วนหรือโรงรีดแบบสากลเพื่อดำเนินการแปรรูปการเสียรูปขนาดใหญ่ในพื้นที่สองเฟสα β ในขั้นตอนนี้ เมล็ดข้าวจะถูกทำให้บริสุทธิ์โดยการตกผลึกซ้ำแบบไดนามิก และต้องควบคุมอุณหภูมิการกลิ้งขั้นสุดท้าย (โดยปกติจะต้องไม่ต่ำกว่า 850°C) เพื่อให้มั่นใจถึงความเป็นพลาสติกของวัสดุ เตาทำความร้อนแบบกล่องใช้ร่วมกับระบบชดเชยความร้อนแบบเหนี่ยวนำเพื่อให้ได้อุณหภูมิที่แม่นยำ ±10°C การกระจายการลดการรีดร้อนเป็นไปตามหลักการ "ปิรามิด" นั่นคือ สองสามรอบแรกใช้การลดลง 20-25% และรอบต่อมาจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นเป็น 35-40% รวมกับกระบวนการระบายความร้อนด้วยน้ำอย่างรวดเร็วระหว่างรอบต่างๆ เพื่อหลีกเลี่ยงการเจริญเติบโตของเกรนมากเกินไปอย่างมีประสิทธิภาพ
(3) ขั้นตอนการรีดเย็น
การรีดเย็นจะดำเนินการในโรงรีดเย็นแบบสี่ม้วนหรือหกม้วน เพื่อปรับปรุงคุณภาพพื้นผิวและความแม่นยำของมิติของแผ่นเป็นหลัก จำเป็นต้องใช้การรีดการเปลี่ยนรูปขนาดเล็กหลายรอบ (การลดรอบเดียว ≤10%) รวมกับกระบวนการอบอ่อนระดับกลาง และการเสียรูปสะสมสามารถเข้าถึงได้มากกว่า 80% Changzhou Bokang ได้เพิ่มความแม่นยำในการควบคุมรูปร่างของแผ่นเป็น ±5μm โดยการนำเทคโนโลยีลูกกลิ้งข้ามมาใช้ ความหยาบผิวของแผ่นไทเทเนียมเกรดทางการแพทย์ที่ผลิตคือ Ra≤0.2μm ซึ่งถึงระดับชั้นนำระดับสากล
การเลือกอุปกรณ์รีดไทเทเนียมส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพของแผ่นสุดท้ายและจำเป็นต้องออกแบบตามลักษณะของวัสดุ:
(1) การเลือกประเภทโรงรีด
โรงรีดหลัก: ใช้โรงรีดแบบพลิกกลับได้สองลูกกลิ้งแบบปิด ซึ่งติดตั้งระบบไฮดรอลิก AGC (การควบคุมความหนาอัตโนมัติ) และอัตราส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกกลิ้งจะถูกควบคุมระหว่าง 1.8-2.2 เพื่อปรับสภาพการกัดให้เหมาะสมที่สุด
โรงรีดร้อน: ใช้โรงรีดแบบย้อนกลับไม่ได้สี่ม้วนโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางม้วนทำงาน 350-400 มม. และเส้นผ่านศูนย์กลางม้วนรองรับ 1,400-1600 มม. ติดตั้งระบบม้วนงอและอุปกรณ์เปลี่ยนม้วน และความแม่นยำในการควบคุมรูปร่างของแผ่นถึง ± 15I
โรงรีดเย็น: ใช้โรงรีดหกม้วนระบบลูกกลิ้งรวม UC/VC จังหวะการเลื่อนตามแนวแกนของลูกกลิ้งกลางคือ ±150 มม. และใช้เครื่องวัดความเร็วเลเซอร์และเกจวัดความหนาเพื่อให้บรรลุการควบคุมวงปิด
(2) การเพิ่มประสิทธิภาพวัสดุระบบม้วน
ลูกกลิ้งทำงานทำจากโลหะผสมที่มีเหล็กโครเมียมสูง (Cr12MoV) และพื้นผิวถูกพ่นด้วยการเคลือบคอมโพสิต CrN/Al2O3 ที่มีความแข็งมากกว่า HV1200 ซึ่งต้านทานการยึดเกาะของไทเทเนียมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลูกกลิ้งรองรับใช้เทคโนโลยีการหล่อแบบแรงเหวี่ยงเหล็กหล่อเย็นแบบไม่มีที่สิ้นสุด และความแตกต่างของการไล่ระดับความแข็งของพื้นผิวลูกกลิ้งจะถูกควบคุมภายใน HS15 เพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียรของรูปร่างลูกกลิ้ง
การควบคุมอุณหภูมิและการเสียรูปอย่างแม่นยำเป็นกุญแจสำคัญในการรับประกันความสม่ำเสมอของโครงสร้างและประสิทธิภาพของแผ่นไทเทเนียม และจำเป็นต้องสร้างแบบจำลองการควบคุมคัปปลิ้งแบบหลายพารามิเตอร์
(1) ระบบควบคุมอุณหภูมิ
กระบวนการทำความร้อน: ใช้ระบบทำความร้อนสามขั้นตอน (ส่วนอุ่น 600-700°C/ส่วนฉนวน 850-950°C/ส่วนทำความร้อน 900-980°C) และใช้เทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรดเพื่อให้ตรวจสอบอุณหภูมิแบบเรียลไทม์
การควบคุมอุณหภูมิกระบวนการรีด: ในขั้นตอนการรีดขั้นสุดท้าย จะใช้ระบบสเปรย์แบบลูกกลิ้ง (ความแม่นยำในการควบคุมปริมาณน้ำ ±0.5 ลิตร/นาที) และระบบชดเชยความร้อนด้วยความต้านทานเพื่อควบคุมความผันผวนของอุณหภูมิของชิ้นงานรีดภายใน ±20°C
การจัดการอุณหภูมิการหมุนครั้งสุดท้าย: การกระจายสนามอุณหภูมิจะถูกคาดการณ์ผ่านการจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์ และแบบจำลองเวลารออุณหภูมิระหว่างรอบที่ถูกสร้างขึ้นเพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิของชิ้นงานที่รีด ตรวจสอบให้แน่ใจว่าอุณหภูมิการรีดสุดท้ายไม่ต่ำกว่า 50 ℃ ต่ำกว่าจุดเปลี่ยนเฟส
(2) อัลกอริทึมสำหรับการปรับการลดให้เหมาะสม
การกระจายการลดหลายรอบ: ขึ้นอยู่กับแบบจำลองการแข็งตัวของวัสดุ อัลกอริธึมทางพันธุกรรมถูกนำมาใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการกระจายของการลดในแต่ละรอบเพื่อให้แน่ใจว่าการเสียรูปของแต่ละรอบนั้นเป็น "พาราโบลา"
การปรับการลดแบบไดนามิก: แรงหมุนจะถูกตรวจสอบแบบเรียลไทม์โดยเกจวัดความดัน และใช้อัลกอริธึมควบคุม PID แบบคลุมเครือเพื่อปรับการลดโดยอัตโนมัติเพื่อชดเชยการกระดอนของช่องว่างม้วน (ความแม่นยำในการชดเชย ± 0.02 มม.)
การควบคุมการเสียรูปจำกัด: สร้างเกณฑ์การลดวิกฤต (ε_c=0.6σ_s/K) โดยที่ K คือสัมประสิทธิ์การชุบแข็งในการประมวลผลวัสดุ ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการลดรอบครั้งเดียวไม่เกิน 85% ของค่าวิกฤติ
(3) มาตรการเพื่อให้มั่นใจว่าโครงสร้างมีความสม่ำเสมอ
การควบคุมขนาดเกรน: ควบคุมสัดส่วนปริมาตรการตกผลึกซ้ำแบบไดนามิกผ่านพารามิเตอร์ Z (Z=ε·exp(Q/RT)) และเก็บค่า Z ไว้ระหว่าง 10-15 เพื่อให้ได้เกรนที่สมดุลสม่ำเสมอ
การปรับพื้นผิวให้เหมาะสม: ใช้กระบวนการกลิ้งข้าม (หมุนแผ่น 45° ต่อการผ่าน) รวมกับเทคโนโลยีการรีดแบบอะซิงโครนัส (ความแตกต่างของความเร็วของเส้นระหว่างลูกกลิ้งบนและล่างคือ 10-15%) เพื่อทำให้พื้นผิวฐานอ่อนลงอย่างมีประสิทธิภาพ
การควบคุมความเค้นตกค้าง: ผ่านกระบวนการรีดสลับความเค้นแรงดึง-ความเค้นอัด รวมกับการบำบัดความเค้นผ่อนคลายระหว่างการอบอ่อน ควบคุมความเค้นตกค้างภายใน ±20MPa
กระบวนการรีดแผ่นไทเทเนียมจำเป็นต้องมีการจัดตั้งเครือข่ายการควบคุมคุณภาพแบบเต็มรูปแบบ Changzhou Bokang ได้ผ่านการรับรองระบบ ISO9001/ISO13485 และสร้างระบบควบคุมคุณภาพสามระดับของ "การตรวจสอบวัตถุดิบ - การตรวจสอบกระบวนการ - การทดสอบผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป":
การตรวจจับแบบออนไลน์: ติดตั้งเครื่องวัดรูปร่างของแผ่น เกจวัดความหนา เครื่องตรวจจับพื้นผิว เพื่อให้สามารถควบคุมความทนทานต่อความหนา ±0.02 มม. และความทนทานต่อรูปร่างของแผ่น ±8I แบบออนไลน์ได้
การตรวจจับองค์กร: เทคโนโลยี EBSD ใช้ในการวิเคราะห์การวางแนวของเกรนเพื่อให้แน่ใจว่าขนาดเกรน ASTM เกรด 8 มีอัตราส่วนที่ดี ≥90%
การตรวจสอบประสิทธิภาพ: คุณสมบัติทางกลได้รับการตรวจสอบโดยการทดสอบแรงดึง การทดสอบแรงกระแทก และการทดสอบการกัดกร่อน ความต้านทานแรงดึงของแผ่นไทเทเนียมเกรดทางการแพทย์คือ ≥850MPa และการยืดตัวคือ ≥18% ซึ่งตรงตามมาตรฐาน ASTM F136
การทดสอบแบบไม่ทำลาย: เทคโนโลยีอัลตราโซนิก Phased Array ใช้เพื่อตรวจจับข้อบกพร่องภายในเพื่อให้แน่ใจว่าอัตราการผ่านการตรวจจับข้อบกพร่อง 100%
ปัจจุบันเทคโนโลยีการรีดแผ่นไทเทเนียมกำลังแสดงแนวโน้มการพัฒนาที่สำคัญสามประการ:
การกลิ้งอัจฉริยะ: โมเดลการกลิ้งเสมือนถูกสร้างขึ้นผ่านเทคโนโลยีดิจิตอลแฝดเพื่อให้บรรลุการปรับพารามิเตอร์กระบวนการออนไลน์ให้เหมาะสม
เทคโนโลยีการขึ้นรูปใกล้ตาข่าย: พัฒนาเทคโนโลยีการรีดแผ่นไทเทเนียมแบบต่อเนื่องบางเฉียบเพื่อให้ได้การผลิตแผ่นบางพิเศษขนาด 0.016 นิ้วอย่างต่อเนื่อง
เทคโนโลยีการผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม: เทคโนโลยีการรีดพลาสติกด้วยไฟฟ้า (EPR) ใช้เพื่อลดอุณหภูมิการรีดลง 30-50°C และลดการใช้พลังงาน