Factores que afectan el trefilado de alambres de aleación de titanio
Los alambres de titanio y de aleación de titanio se utilizan ampliamente en campos importantes como sujetadores aeroespaciales, productos 3C, marcos de anteojos, piezas de automóviles, instrumentos médicos y varillas de soldadura. Generalmente, cuando el diámetro de los alambres de titanio y de aleación de titanio es 30-40% mayor que el tamaño del producto final, se utiliza el trefilado en frío para obtener productos de alambre con alta precisión dimensional.
El proceso de trefilado en frío y el control de la microestructura del producto final tienen un impacto significativo en el rendimiento de los alambres de titanio y de sus aleaciones. Los principales factores que afectan al rendimiento del trefilado, además de la temperatura y la velocidad de trefilado, incluyen la calidad de la materia prima, los parámetros de la matriz, las condiciones de lubricación y la ruta del proceso de trefilado.
1. Calidad de la materia prima
Composición química: El contenido de los principales elementos químicos y elementos de impurezas no debe exceder el rango permitido. Elementos como el hidrógeno (H), el oxígeno (O), el nitrógeno (N), el hierro (Fe) y el silicio (Si) pueden tener un impacto significativo en el titanio. Por ejemplo, el hidrógeno puede provocar fragilización por hidrógeno en las aleaciones de titanio, por lo que se requiere un control estricto durante la producción.
Calidad de la superficie: La superficie del alambre no debe presentar defectos como grietas, pliegues, cicatrices, orejas o delaminación. Los defectos superficiales como grietas y pliegues pueden aparecer en la materia prima en diversos grados. Estos defectos pueden formar grietas en la superficie, debajo de la superficie o dentro del metal, que pueden desarrollarse aún más durante el proceso de trefilado, lo que lleva a una disminución brusca de la resistencia o incluso a la rotura. A diferencia de las grietas, los pliegues no se detectan fácilmente, ya que a menudo están cubiertos por capas de oxidación superficial y pueden persistir durante el trefilado.
2. Proceso de tratamiento térmico
El proceso de tratamiento térmico durante el trefilado en frío implica principalmente el recocido del alambre, que incluye el recocido previo al tratamiento de la materia prima, el recocido intermedio después de la deformación y el recocido final. El propósito del pretratamiento y el recocido intermedio es reducir los efectos del endurecimiento por deformación, aumentar la ductilidad y optimizar la plasticidad, haciendo que el material sea más adecuado para la siguiente etapa del proceso de trefilado.
3. Troqueles de dibujo
Las matrices de trefilado de metales generalmente están hechas de carburo cementado (YK6, YK8) o materiales de diamante. El carburo cementado se compone de carburo de tungsteno y cobalto, siendo el carburo de tungsteno duro y resistente al desgaste, sirviendo como material de esqueleto, mientras que el cobalto aumenta la tenacidad de la aleación. Las matrices de carburo cementado se utilizan ampliamente en el trefilado de varios metales y alambres de aleación. Las matrices de diamante, con alta dureza y resistencia al desgaste, son más caras y difíciles de procesar, por lo que solo se utilizan para trefilar alambres finos y ultrafinos.
Dependiendo de la forma de la sección transversal longitudinal del orificio de la matriz, las matrices de trefilado estándar se pueden dividir en dos formas: matrices en forma de arco y matrices cónicas. Las primeras se utilizan normalmente para alambres finos, mientras que las matrices cónicas se utilizan habitualmente para tubos, varillas y alambres gruesos. Dependiendo de su función durante el trefilado, los orificios de la matriz se dividen generalmente en cuatro secciones: el cono de entrada (zona de alimentación + zona de lubricación), el cono de trabajo, la zona de dimensionamiento y el cono de salida.
4. Proceso de dibujo
Reducción por pasada: Las aleaciones de titanio tienen una ductilidad baja a temperatura ambiente, con un límite elástico cercano a la resistencia a la tracción, lo que da como resultado una alta relación de elasticidad. Al trefilar materiales metálicos, la resistencia del material después de salir de la matriz debe ser mayor que el límite elástico del material dentro de la matriz para evitar la rotura del alambre. Por lo tanto, se debe evitar buscar ciegamente reducciones excesivas por pasada en el trefilado.
Reducción total: La resistencia de los alambres de aleación de titanio aumenta con la tasa de reducción total. Esto se debe principalmente a que, a medida que aumenta la cantidad de deformación en frío, se produce una multiplicación de dislocaciones dentro de los granos de metal, lo que aumenta la resistencia del material a la deformación plástica. Esto conduce al endurecimiento por deformación, lo que aumenta la fuerza de rotura y la resistencia a la tracción del alambre. Sin embargo, el endurecimiento por deformación excesivo reduce la tenacidad, la flexión y los valores de torsión del alambre y, en casos graves, se vuelve quebradizo, con un rendimiento de flexión muy bajo.
Velocidad de trefilado: La velocidad de trefilado es un factor crucial en el proceso de producción de procesamiento de metales y tiene un impacto significativo en el rendimiento del metal deformado. La velocidad de deformación se refiere a la tasa de cambio en la deformación o al volumen de desplazamiento relativo por unidad de tiempo. Las aleaciones de titanio son sensibles a la velocidad de deformación y las diferentes velocidades de deformación afectan significativamente su plasticidad y rendimiento de deformación. En las mismas condiciones de trefilado, aumentar la velocidad de trefilado puede mejorar la productividad laboral y ahorrar energía, pero se debe garantizar la calidad del alambre y la suavidad del proceso de trefilado.
