Pengoptimuman Proses dan Analisis Prestasi Penyemperitan Tiub Aloi Titanium Ti-B25
Untuk mempercepatkan penggunaan aloi titanium Ti-B25 dalam sistem komunikasi kapal, kajian ini menggunakan perisian elemen terhingga DEFORM-3D untuk mensimulasikan proses penyemperitan tiub di bawah keadaan suhu ubah bentuk 900 darjah dan kadar terikan 0.1 s^-1 berdasarkan persamaan konstitutif yang ditubuhkan pada peringkat awal dan parameter proses yang dioptimumkan oleh rajah kerja panas, dan mengesahkannya melalui eksperimen penyemperitan sebenar. Keputusan menunjukkan bahawa di bawah keadaan proses ini, bilet tiub aloi titanium Ti-B25 dengan diameter 62 mm × 12 mm berjaya diekstrusi, dengan kualiti permukaan yang sangat baik dan butiran terhablur semula dalam struktur. Selepas rawatan penuaan penyelesaian pada 830 darjah /1j + 600 darjah /8j, bilet tiub menunjukkan padanan kekuatan-keplastikan yang sangat baik, yang memenuhi sepenuhnya keperluan penggunaan tiub antena kapal.
I. Pembinaan model unsur terhingga
1. Model geometri
Rajah 1 menunjukkan gambarajah skematik bilet tersemperit dan acuan. Model tiga dimensi bilet, silinder penyemperitan dan rod penyemperitan telah dibina menggunakan perisian SolidWorks dan ditukarkan kepada fail STL yang boleh dikenali oleh perisian DEFORM-3D.
Untuk meningkatkan kecekapan pengiraan, hanya 1/4 daripada tiub itu dicanai halus (lihat Rajah 2) untuk memastikan ketepatan dan penumpuan proses simulasi.
2. Model konstitutif
Berdasarkan kajian terdahulu mengenai tingkah laku ubah bentuk suhu tinggi aloi titanium Ti-B25, simulasi ini menggunakan persamaan konstitutif tertentu (formula khusus ditinggalkan di sini dan dipaparkan dalam bentuk gambar), yang menerangkan dengan tepat kelakuan reologi bagi bahan pada suhu dan kadar terikan yang berbeza.
3. Tetapan parameter
Menurut gambarajah pemprosesan haba aloi titanium Ti-B25, suhu ubah bentuk dipilih sebagai 900 darjah dan kadar terikan ialah 0.1 s^-1 . Pada masa yang sama, pekali geseran antara bilet dan dadu ditetapkan kepada 0.3 dan kekonduksian terma ditetapkan kepada 5. Proses simulasi menggunakan saiz langkah 0.5 mm, sejumlah 600 langkah dan data disimpan setiap 2 langkah untuk memastikan kesempurnaan hasil simulasi.
II. Hasil simulasi dan analisis
1. Analisis medan tekanan
Rajah 3 menunjukkan taburan medan tegasan bilet tiub aloi titanium Ti-B25 pada peringkat yang berbeza semasa proses penyemperitan. Pada peringkat awal, tekanan besar tertumpu pada kepala dan ekor tiub; semasa penyemperitan berlangsung, tegasan meningkat dengan ketara selepas hujung hadapan memasuki tong penyemperitan, dan tegasan dilepaskan dengan cepat selepas melalui tali pinggang ukuran. Tegasan setara maksimum terus muncul pada jejari acuan tong penyemperitan.
2. Analisis medan terikan
Rajah 4 mendedahkan perubahan medan terikan semasa proses penyemperitan. Tegangan awal adalah kecil, dan apabila tiub melepasi tali pinggang saiz, terikan meningkat dengan mendadak, terutamanya pada jejari tali pinggang ukuran, yang mudah untuk membentuk zon mati ubah bentuk, dan perhatian khusus harus diberikan.
3. Analisis medan suhu
Rajah 5 menunjukkan taburan medan suhu semasa proses penyemperitan. Pada peringkat awal, permukaan bilet tiub menjadi sejuk kerana pertukaran haba, dan bahagian ubah bentuk menjadi panas akibat penukaran kerja ubah bentuk plastik kepada tenaga haba, mengakibatkan medan suhu tidak sekata yang serius. Perbezaan suhu tertinggi dan terendah ialah 170 darjah, menunjukkan bahawa suhu ubah bentuk perlu dikawal dengan ketat dan reka bentuk cetakan perlu dioptimumkan.
III. Eksperimen penyemperitan tiub
1. Penilaian kualiti permukaan
Percubaan menggunakan parameter suhu ubah bentuk 900 darjah , kadar terikan 0.1 s^-1 dan kelajuan penyemperitan 50 mm/s untuk penyemperitan. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 6, tiub tersemperit mempunyai kelurusan yang tinggi dan permukaan licin, tetapi terdapat sedikit kecacatan pada bahagian hadapan akibat penurunan suhu secara tiba-tiba dan ubah bentuk yang tidak stabil, yang merupakan fenomena biasa.
2. Sifat mekanikal suhu bilik
Melalui rawatan penuaan penyelesaian pepejal, tiub aloi titanium Ti-B25 menunjukkan padanan kekuatan-keplastikan yang sangat baik, memenuhi keperluan ketat tiub antena kapal. Keputusan ini mengesahkan ketepatan simulasi berangka dan kerasionalan parameter proses.
