OLiga de titânio GR5, com suas excelentes propriedades mecânicas abrangentes tanto em temperatura ambiente quanto em altas temperaturas, é o principal material usado para componentes principais, como peças estruturais de aeronaves, pás de ventiladores e tubos de tambor. É responsável por mais de 50% do uso total de ligas de titânio aeroespaciais. Em aeronaves aeroespaciais com grandes componentes e fixadores que suportam-carga de seção transversal{4}}variável, há requisitos extremamente altos para o desempenho de fratura por tensão de entalhe de barras de matéria-prima. Deve possuir excelente resistência ao início de trincas e resistência à propagação de trincas, e ser capaz de evitar efetivamente o risco de falha estrutural sob condições de alta concentração de tensão. Na produção de fixadores de liga de titânio a frio, a rugosidade da superfície e a quantidade de deformação por compressão das barras de matéria-prima determinam diretamente a qualidade da conformação a frio, o estado dos defeitos superficiais e a confiabilidade do produto acabado.
Em comparação com o processo de conformação a quente, a conformação a frio de ligas de titânio tem vantagens significativas, como processos simplificados, alta taxa de utilização de material, excelente efeito de reforço de deformação e baixos custos de produção. A eficiência geral da produção e o desempenho econômico são melhorados em 1 a 2 vezes em comparação com o processo de forjamento tradicional, e tornou-se o método de formação principal para parafusos, rebites e fixadores de precisão de liga de titânio aeroespacial. No entanto, a indústria ainda não formou um padrão de avaliação unificado para definir os defeitos superficiais de micro-fissuras após a conformação a frio de ligas de titânio, resultando na falta de uma base sistemática para correspondência de parâmetros de processo, controle de qualidade de superfície e controle de estabilidade de formação durante o processo de produção. Portanto,-pesquisas aprofundadas sobre as leis de correlação entre a rugosidade da superfície, taxa de compressão e micro{7}}fissuras de encabeçamento a frio de barras de liga de titânio G5 são de grande importância para otimizar o processo de formação de encabeçamento a frio e melhorar a qualidade de formação de fixadores aeroespaciais. Esta pesquisa técnica utiliza diferentes especificações de barras de titânio recozidas-trefiladas a frio Gr5 como objetos de teste, analisa sistematicamente a microestrutura, a estrutura de fase e as propriedades mecânicas das matérias-primas, combina microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, detecção microscópica e simulação de formação de elementos finitos para restaurar todo o processo de evolução da microestrutura, distribuição de tensão e características de transformação de fase de banda de cisalhamento isotérmico da liga de titânio Gr5 durante a deformação a frio, e classifica com precisão os mecanismos de influência das condições de superfície e parâmetros de deformação em defeitos de conformação a frio.
O teste selecionou hastes de liga de titânio GR5 com tamanho de 6,5 mm que foram submetidas apenas ao processamento de torneamento e sem tratamento de retificação fina para um teste de comparação de cabeçalho a frio. Sob uma taxa de compressão de 60%, não houve fissuras macroscópicas visíveis na amostra como um todo, e a integridade geral da superfície protuberante formada foi boa. No entanto, sob observação de microscopia eletrônica de alta-ampliação, pode-se observar claramente que microfissuras superficiais típicas de direção de 45 graus apareceram no lado saliente da grande área de deformação da direção fria, que pertence aos típicos-micro{10}}defeitos de cisalhamento da deformação a frio da liga de titânio. Uma grande quantidade de dados de teste indica que quando a rugosidade superficial das hastes de liga de titânio GR5 é controlada dentro de uma faixa razoável, com uma rugosidade Ra menor ou igual a 0,6, e a taxa de compressão de formação não excede 75%, os produtos de cabeçalho a frio não apresentam quaisquer defeitos de trinca macroscópica, e o contorno geral de formação é regular, e a deformação é uniforme e estável. Mesmo sem defeitos macroscópicos, nas condições de observação microscópica de alta-ampliação, a morfologia regular de micro-fissuras de 45 graus ainda aparece no lado saliente da cabeça fria, que é uma característica microscópica típica da formação a frio de ligas de titânio sob grande deformação por compressão.
Do ponto de vista do mecanismo do processo, a conformação a frio de ligas de titânio é um processo que envolve forte tensão de compressão e grande deformação plástica. A estrutura de micro-rugosidade na superfície da matéria-prima formará concentração de tensão local durante o processo de deformação. À medida que a taxa de compressão aumenta, o gradiente de tensão na superfície se intensifica continuamente e, eventualmente, micro-fissuras de 45 graus se formarão ao longo da direção da tensão de cisalhamento máxima. Embora essas micro-fissuras não constituam falhas macroscópicas, elas afetarão diretamente o acabamento superficial, a resistência à fadiga e a estabilidade de serviço dos fixadores aeroespaciais e são defeitos invisíveis que devem ser controlados com precisão no processo de produção de fixadores-de titânio aeroespacial de alta qualidade.
Esta pesquisa de processo verificou claramente a relação de correspondência entre a qualidade da superfície das matérias-primas e os parâmetros de conformação, e esclareceu a faixa de processo segura para conformação a frio da liga de titânio Gr5. Ele fornece dados experimentais sólidos e suporte teórico para a indústria estabelecer um padrão unificado de avaliação de micro-fissuras, otimizar o processo de produção de cabeçalho a frio e controlar com precisão a qualidade dos produtos acabados. Ao controlar rigorosamente a rugosidade da superfície da haste de titânio e combinar cientificamente os parâmetros de deformação por compressão, ela pode suprimir efetivamente a geração de micro{4}}fissuras no cabeçote a frio, melhorar de forma estável a precisão de conformação e a confiabilidade do serviço de fixadores de liga de titânio Gr5 de grau aeroespacial-e fornecer base de processo chave para produção de conformação a frio em grande-escala e alta{8}}qualidade de fixadores de titânio aeroespaciais de alta-extremidade.
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