Factoren die van invloed zijn op het tekenen van draden van titaniumlegering

Titanium en titaniumlegeringsdraden worden veel gebruikt in belangrijke sectoren zoals bevestigingsmiddelen voor de lucht- en ruimtevaart, 3C-producten, brilmonturen, auto-onderdelen, medische instrumenten en lasstaven. Wanneer de diameter van titanium en titaniumlegeringsdraden 30-40% groter is dan de uiteindelijke productgrootte, wordt over het algemeen koudtrekken gebruikt om draadproducten met een hoge maatnauwkeurigheid te verkrijgen.

Het koudtrekproces en de microstructuurcontrole van het eindproduct hebben een significante impact op de prestaties van titanium- en titaniumlegeringdraden. De belangrijkste factoren die de prestaties van het draadtrekken beïnvloeden, naast de trektemperatuur en treksnelheid, zijn de kwaliteit van de grondstof, matrijsparameters, smeeromstandigheden en de route van het trekproces.

1. Kwaliteit van de grondstoffen

Chemische samenstelling: Het gehalte aan belangrijke chemische elementen en onzuiverheden mag het toegestane bereik niet overschrijden. Elementen zoals waterstof (H), zuurstof (O), stikstof (N), ijzer (Fe) en silicium (Si) kunnen een aanzienlijke impact hebben op titanium. Waterstof kan bijvoorbeeld waterstofverbrossing veroorzaken in titaniumlegeringen, dus strikte controle is vereist tijdens de productie.

Oppervlaktekwaliteit: Het draadoppervlak mag geen defecten hebben zoals scheuren, vouwen, littekens, oren of delaminatie. Oppervlaktedefecten zoals scheuren en vouwen kunnen in verschillende mate in het ruwe materiaal voorkomen. Deze defecten kunnen scheuren vormen op het oppervlak, onder het oppervlak of in het metaal, die zich verder kunnen ontwikkelen tijdens het trekproces, wat kan leiden tot een scherpe afname van de sterkte of zelfs breuk. In tegenstelling tot scheuren zijn vouwen niet gemakkelijk te detecteren omdat ze vaak bedekt zijn door oxidatielagen aan het oppervlak en tijdens het trekken kunnen blijven bestaan.

2. Warmtebehandelingsproces

Het warmtebehandelingsproces tijdens koudtrekken omvat voornamelijk het gloeien van de draad, wat voorbehandelingsgloeien van het ruwe materiaal, tussengloeien na vervorming en eindgloeien omvat. Het doel van voorbehandeling en tussengloeien is om de effecten van werkverharding te verminderen, de ductiliteit te vergroten en de plasticiteit te optimaliseren, waardoor het materiaal geschikter wordt voor de volgende fase van het trekproces.

3. Tekenmallen

Metalen trekmatrijzen worden over het algemeen gemaakt van hardmetaal (YK6, YK8) of diamantmaterialen. Hardmetaal bestaat uit wolfraamcarbide en kobalt, waarbij wolfraamcarbide hard en slijtvast is en dient als skeletmateriaal, terwijl kobalt de taaiheid van de legering vergroot. Hardmetaalmatrijzen worden veel gebruikt bij het trekken van verschillende metalen en legeringsdraden. Diamantmatrijzen, met een hoge hardheid en slijtvastheid, zijn duurder en moeilijker te verwerken en worden daarom alleen gebruikt voor het trekken van fijne en ultrafijne draden.

Afhankelijk van de longitudinale dwarsdoorsnede van het matrijsgat, kunnen standaard trekmatrijzen worden onderverdeeld in twee vormen: boogvormige matrijzen en conische matrijzen. De eerste wordt doorgaans gebruikt voor fijne draden, terwijl conische matrijzen doorgaans worden gebruikt voor buizen, staven en grove draden. Afhankelijk van hun functie tijdens het trekken, worden matrijsgaten doorgaans verdeeld in vier secties: de ingangskegel (toevoerzone + smeerzone), werkkegel, maatzone en uitgangskegel.

4. Tekenproces

Reductie per pas: Titaniumlegeringen hebben een lage kamertemperatuurductiliteit, met een vloeigrens die dicht bij de treksterkte ligt, wat resulteert in een hoge vloeigrens. Bij het trekken van metalen materialen moet de sterkte van het materiaal na het verlaten van de matrijs hoger zijn dan de vloeigrens van het materiaal in de matrijs om draadbreuk te voorkomen. Daarom moet het blind nastreven van buitensporige reducties per pas bij het trekken worden vermeden.

Totale reductie: De sterkte van titaniumlegeringsdraden neemt toe met de totale reductiesnelheid. Dit komt voornamelijk doordat naarmate de hoeveelheid koude vervorming toeneemt, dislocatievermenigvuldiging optreedt in de metaalkorrels, waardoor de weerstand van het materiaal tegen plastische vervorming toeneemt. Dit leidt tot werkverharding, wat de breekkracht en treksterkte van de draad verhoogt. Overmatige werkverharding vermindert echter de taaiheid, buig- en draaiwaarden van de draad en in ernstige gevallen wordt deze bros, met zeer lage buigprestaties.

Treksnelheid: Treksnelheid is een cruciale factor in het metaalverwerkingsproces en heeft een aanzienlijke impact op de prestaties van vervormd metaal. Reksnelheid verwijst naar de veranderingssnelheid in vervorming of het relatieve verplaatsingsvolume per tijdseenheid. Titaniumlegeringen zijn gevoelig voor reksnelheid en verschillende vervormingssnelheden hebben een aanzienlijke invloed op hun plasticiteit en vervormingsprestaties. Onder dezelfde trekomstandigheden kan het verhogen van de treksnelheid de arbeidsproductiviteit verbeteren en energie besparen, maar de kwaliteit van de draad en de soepelheid van het trekproces moeten worden gewaarborgd.