Mae cynhyrchu gwifren titaniwm ultrafine (diamedr 0.01-0.5mm) yn un o'r prosesau technegol heriol mwyaf a reolir yn llym ym maes prosesu dwfn metel titaniwm. Nid yw ei weithgynhyrchu yn ymwneud yn unig â "lleihau maint", ond proses beirianneg systematig sy'n rhedeg trwy ddewis deunydd crai, camau prosesu lluosog, triniaeth wres fanwl gywir, a phrofion cynhwysfawr. Gall unrhyw wyriad bach ym mhob cyswllt arwain at sgrapio'r cynnyrch gorffenedig, gan osod her fawr i gryfder technegol cynhwysfawr y fenter.
1, Proses doddi: rheoli ffynhonnell swbstrad purdeb uchel
Man cychwyn craidd gweithgynhyrchu yw toddi ingotau titaniwm purdeb uchel, sy'n pennu'n uniongyrchol briodweddau sylfaenol a sefydlogrwydd prosesu'r deunydd gwifren. Mae prosesau toddi arc traul gwactod (VAR) neu doddi ymsefydlu gwactod (VIM) yn cael eu defnyddio'n gyffredin yn y diwydiant, gyda'r nod craidd o reoli cynnwys elfennau interstitial megis ocsigen, nitrogen a hydrogen yn llym. Ar gyfer gwifren titaniwm ultrafine gradd meddygol a hedfan, mae angen rheoli'r cynnwys ocsigen o dan 0.12% ac ni ddylai'r cynnwys hydrogen fod yn fwy na 0.0015%. Ond hyd yn oed os yw'r amhureddau hyn y tu hwnt i'r safon, bydd yn cael ei ehangu'n gyflym mewn lluniadu lefel micromedr pellach, gan arwain at frau gwifren neu ddiraddio perfformiad.
Yn ystod toddi, mae angen teilwra'r system gyfansoddi ar gyfer gwahanol senarios cymhwyso: mae gwifrau ultrafine titaniwm pur diwydiannol (Gr1/Gr2) yn canolbwyntio ar amhureddau isel a hyblygrwydd uchel ac mae angen optimeiddio'r amlder toddi (yn gyffredinol 2-3 ail-doddi VAR) i warantu unffurfiaeth y cyfansoddiad; mae angen rheoli cymhareb elfennau alwminiwm a vanadium yn fanwl iawn ar gyfer gwifrau aloi meddygol fel Ti-6Al-4V ELI, a rhaid atal yr ocsidiad mewn amgylchedd gwactod, gan ddarparu'r sail ar gyfer biocompatibility diweddarach a gwrthsefyll blinder.
2, Prosesu poeth a lluniadu oer: rheolaeth ddirwy o faint grawn a straen
Mae angen prosesu'r ingot titaniwm wedi'i doddi i mewn i wialen titaniwm neu biled â diamedr o 8-12mm trwy gofannu poeth a phrosesau rholio poeth. Ar yr adeg hon, mae angen rheoli'r tymheredd gofannu o fewn ystod hanfodol y parth cyfnod (950-1050 gradd) a'r parth cyfnod + er mwyn osgoi maint grawn gormodol neu ficrostrwythur anwastad. Ar ôl oeri, mae'r wifren wag yn mynd i mewn i'r broses lluniadu oer aml-pas, sef y cam craidd i gyflawni maint micromedr. Fodd bynnag, bydd pob proses dynnu yn mireinio'r grawn titaniwm ac yn cronni straen mewnol. Os na chaiff ei ddileu mewn pryd, mae'n debygol iawn o achosi i'r wifren dorri yn ystod lluniadu dilynol.
Mae triniaeth anelio ganolradd yn dod yn glustog allweddol yn y broses lluniadu oer: mae angen ei anelio o dan wactod neu awyrgylch amddiffyn nwy anadweithiol yn ôl y newid mewn diamedr gwifren (3-5 tocyn fesul llun), gyda thymheredd wedi'i reoli ar 550-650 gradd ac amser inswleiddio yn union i'r lefel funud. Gall anelio gormodol arwain at ddiffyg plastigrwydd yn ogystal â brau a thebygolrwydd uwch o dorri asgwrn brau; Gall overannealing arwain at dyfiant grawn a dylanwadu ar gryfder terfynol deunydd gwifren. Ar gyfer gwifrau mân iawn o d Llai na neu'n hafal i 0.1mm, mae angen gostwng y cyflymder lluniadu i 0.5-1m/munud a rhaid defnyddio mowld dur twngsten arbennig i leddfu crynhoad ffrithiant a straen.
3, Anhawster craidd: Rheoli lefel micron o gysondeb maint ac ansawdd wyneb
Pan fydd diamedr y wifren yn agosáu at lefel y micromedr, mae'r anhawster o reoli cywirdeb maint ac ansawdd wyneb yn cynyddu'n esbonyddol, sef y rhwystr craidd i wahaniaethu rhwng cynhyrchion pen uchel a chyffredin. Mae angen rheolaeth goddefgarwch diamedr gwifren o ± 1- 3 μ m ar gymwysiadau pen uchel fel pwythau meddygol a synwyryddion hedfan. Mae hyn nid yn unig yn gofyn am gywirdeb llwydni o 0.001mm, ond hefyd monitro tymheredd, tensiwn a statws iro amser real yn ystod y broses luniadu. Mae angen i'r system iro ddefnyddio ireidiau synthetig arbenigol i sicrhau effeithiolrwydd iro ac osgoi amhureddau gweddilliol sy'n halogi'r wyneb; Mae angen i'r amgylchedd lluniadu gynnal tymheredd cyson (20 ± 2 gradd), lleithder cyson (50 ± 5% RH), a di-lwch (ardal lân Dosbarth 1000) i atal amrywiadau amgylcheddol rhag effeithio ar sefydlogrwydd dimensiwn.
Mae rheoli ansawdd wyneb yr un mor llym: rhaid i wyneb y wifren orffenedig fod yn rhydd o ddiffygion megis crafiadau, haenau ocsid (trwch Llai na neu'n hafal i 5nm), microcracks, ac ati Bydd y diffygion hyn yn ehangu'n gyflym o dan straen neu amgylcheddau cyrydol, gan arwain at fethiant gwifren. At y diben hwn, mae angen prosesau sgleinio electrolytig neu lanhau plasma i gael gwared ar yr haen ocsid arwyneb, tra bod - sgrinio diffygion wyneb yn cael ei wneud mewn amser real trwy system canfod optegol ar-lein (cywirdeb canfod o 0.0005mm), a chaiff cynhyrchion heb gymhwyso eu tynnu ar unwaith.
4, Profi cynnyrch gorffenedig: Gwiriad dimensiwn llawn o ddibynadwyedd gwasanaeth
Mae angen i'r profion cynnyrch gorffenedig o wifren titaniwm ultrafine gwmpasu maint, wyneb, priodweddau mecanyddol, a microstrwythur, gan ffurfio dolen rheoli ansawdd proses lawn. Mae canfod ar-lein yn defnyddio caliper laser i fonitro amrywiadau diamedr mewn amser real. Mae canfod all-lein yn cynnwys arsylwi microsgopeg diffygion arwyneb (chwyddo 500 gwaith), profion perfformiad tynnol (cryfder torri asgwrn Yn fwy na neu'n hafal i 800MPa, elongation Mwy na neu'n hafal i 15%), dadansoddiad metallograffig (gwirio maint grawn ac unffurfiaeth meinwe), a phrofion biocompatibility cynnyrch gradd feddygol penodol (cytowenwyndra, profi sensiteiddio). Mae angen profion perfformiad blinder ar rai cynhyrchion diwedd uchel hefyd er mwyn sicrhau sefydlogrwydd hirdymor o dan lwythi cylchol amledd uchel.
Casgliad: Amlygiad cynhwysfawr o gryfder technolegol
Mae lefel gweithgynhyrchu gwifren titaniwm ultrafine yn adlewyrchu'n uniongyrchol alluoedd toddi, prosesu, rheoli ansawdd a rheoli mireinio menter deunydd titaniwm. O ingotau titaniwm i ddeunyddiau gwifren lefel micromedr, mae angen i bob cyswllt gydbwyso'r tri gofyniad craidd o "fanwl, perfformiad a sefydlogrwydd". Dyma hefyd pam mae gwifren titaniwm ultrafine o ansawdd uchel wedi cael ei fonopoleiddio ers amser maith gan fentrau â chadwyn ddiwydiannol gyflawn (trachywiredd prosesu poeth toddi gan dynnu profion llawn). Gydag uwchraddio'r galw mewn meysydd diwedd uchel megis meddygol ac awyrofod, bydd gofynion y broses ar gyfer gwifren titaniwm ultrafine yn parhau i gynyddu, gan hyrwyddo datblygiadau arloesol mewn technoleg prosesu deunydd titaniwm tuag at gyfarwyddiadau manylach a mwy manwl gywir.
