Análisis de la extrusión de titanio: factores clave que influyen en el flujo de metal

La extrusión en caliente juega un papel crucial enmaterial de titaniotratamiento. Sin embargo, las propiedades fisicoquímicas únicas del titanio y las aleaciones de titanio hacen que este proceso sea mucho más complejo que el de las aleaciones de aluminio, las aleaciones de cobre o incluso el acero. La uniformidad del flujo de metal afecta directamente la calidad de los productos extruidos. Hoy profundizaremos en los factores clave que influyen en el flujo del metal durante la extrusión del material de titanio.

 

 

Los desafíos que surgen de las características inherentes del titanio

 

Las varillas de titanio y los tochos de aleación de titanio tienen una baja conductividad térmica, una característica que plantea desafíos importantes durante la extrusión en caliente. Cuando la temperatura del cilindro de extrusión alcanza los 400 grados Celsius, la diferencia de temperatura entre la superficie y las capas internas del tocho puede alcanzar los 200-250 grados Celsius. Junto con el efecto del fortalecimiento de la absorción de gas, el metal en la superficie y en el centro del tocho exhibe diferencias significativas en resistencia y plasticidad, lo que resulta en una deformación extremadamente desigual durante la extrusión. Esto conduce a una tensión de tracción adicional sustancial en la capa superficial, que es la causa fundamental de las grietas y fisuras en la superficie de los productos extruidos.

 

Además, el material de titanio, a 980 grados y 1030 grados, forma un eutéctico fusible con materiales de moldes de aleaciones a base de hierro-o níquel-, lo que provoca un desgaste severo del molde. Por lo tanto, actualmente se requieren lubricantes para la extrusión de barras de aleación de titanio.

 

Factores centrales que afectan el flujo de metales

 

Método de extrusión

Los diferentes métodos de extrusión afectan significativamente la uniformidad del flujo de metal:

La extrusión inversa es superior a la extrusión directa porque cambia la dirección y el grado de fricción entre el metal y el cilindro de extrusión, lo que reduce la resistencia a la fricción al flujo de metal y permite un flujo más suave.

La extrusión en frío da como resultado un flujo de metal más uniforme que la extrusión en caliente. Durante la extrusión en frío, el metal se encuentra en un estado frío, con una alta resistencia a la deformación pero una estructura de grano interna estable, lo que lleva a una deformación relativamente uniforme en las diferentes partes. Durante la extrusión en caliente, el metal está a alta temperatura, lo que reduce la resistencia a la deformación, pero la distribución desigual de la temperatura puede provocar fácilmente un flujo desigual.

 

La extrusión lubricada es mejor que la extrusión sin lubricar. El lubricante forma una película lubricante entre el metal y el molde, lo que reduce la fricción y la resistencia, lo que da como resultado un flujo de metal más uniforme. Por lo tanto, el método de extrusión afecta principalmente al flujo del metal al alterar las condiciones de fricción.

 

Velocidad de extrusión

El aumento de la velocidad de extrusión exacerba la desigualdad del flujo de metal. Esto se debe a que la velocidad excesiva impide que el metal se deforme completamente y coordine su flujo, lo que lleva a una distribución desigual de la tensión interna. Por ejemplo, durante la extrusión a alta-velocidad, el metal cerca de la pared interna del cilindro de extrusión fluye lentamente debido a la alta fricción, mientras que el metal en el centro fluye rápidamente, creando una diferencia significativa.

 

Temperatura de extrusión

Como factor clave, el aumento de la temperatura de extrusión reduce la resistencia a la deformación del tocho pero exacerba el flujo desigual del metal. Si el cilindro de extrusión y el troquel se calientan demasiado, la diferencia de temperatura entre las capas exterior e interior aumenta, empeorando aún más el flujo desigual. Debido a que la plasticidad y la resistencia del metal difieren en diferentes temperaturas, las áreas de alta-temperatura exhiben una mejor plasticidad y un flujo más rápido, mientras que las áreas de baja-temperatura muestran lo contrario. Además, cuanto mejor sea la conductividad térmica del metal, más uniforme será la distribución de temperatura en la cara del extremo del tocho, lo que dará como resultado un flujo de metal más uniforme.

 

Resistencia del metal

En las mismas condiciones, una mayor resistencia del metal conduce a un flujo más uniforme. Los metales de alta-resistencia tienen una fuerte unión de grano interno, lo que transmite mejor la tensión y permite una deformación coordinada entre diferentes partes; Los metales de baja-resistencia, debido a la débil unión de los granos, son propensos a sufrir deformaciones desiguales localizadas.

 

Ángulo de matriz

El ángulo del troquel (el ángulo entre la cara del extremo del troquel y el eje central) tiene un impacto significativo en la fluidez del metal. Un ángulo de matriz mayor da como resultado un flujo de metal más desigual. Esto se debe a que un ángulo grande del troquel provoca una distribución desigual de la resistencia a medida que el metal pasa a través del troquel; el metal cerca de la pared interior del troquel experimenta mayor resistencia y fluye más lentamente, mientras que el centro experimenta lo contrario. Sin embargo, cuando se utiliza una matriz de orificios múltiples para extrusión, si los orificios de la matriz están dispuestos de manera razonable, el flujo de metal en cada orificio puede volverse más uniforme, mejorando el flujo general.

 

Grado de deformación

Tanto los grados de deformación excesivos como los insuficientes provocan un flujo de metal desigual. Si el grado de deformación es demasiado pequeño, la tensión interna del metal es baja, insuficiente para promover un flujo suficiente, lo que fácilmente resulta en áreas localizadas sin deformación o con deformación insuficiente. Si el grado de deformación es demasiado grande, la tensión interna es demasiado alta, lo que provoca defectos como grietas en el metal. Además, el metal cerca de la zona de deformación fluye más rápido que el que está más lejos.