Forschung zum hocheffizienten Kaltziehprozess von TC4-Titanlegierungsstäben und -drähten
Dieser Artikel konzentriert sich auf den Kaltziehprozess von Stäben und Drähten aus TC4-Titanlegierungen und untersucht den Einfluss von Vorbehandlungsprozessen und Gesenkparametern auf die Knüppelformung. Durch die Optimierung der Kaltziehprozessparameter wurde die Kaltziehproduktion der TC4-Titanlegierung bei Raumtemperatur erfolgreich erreicht.
Die Analyse der Zusammensetzung und der Mikrostruktur der durch Warmziehen hergestellten TC4-Knüppel ergab, dass die Kornstruktur fragmentiert war und nach dem Warmziehen eine unvollständige Rekristallisation durchlief. Die Körner waren fein und gleichachsig mit undeutlicher rheologischer Richtung, was günstige Bedingungen für die Kaltziehverformung schuf. Die Bruchfläche von TC4 zeigte nach dem Warmziehen duktile Brucheigenschaften, wobei mit zunehmendem Verformungsgrad zahlreiche Poren am Boden der Vertiefungen auftraten. Nach einstündigem Glühen bei 760 Grad zeigte der Barren insgesamt eine gute Leistung und auf der Oberfläche bildete sich ein gleichmäßiger und dichter hellgelber Oxidfilm.
Vor dem Ziehen wurden TC4-Blöcke einer Oberflächenvorbehandlung unterzogen, wodurch erfolgreich Phosphat- und Oxalat-Schmierbeschichtungen mit einer Dicke von 2 μm bzw. 20 μm hergestellt wurden. Die Beschichtungen wiesen eine dichte Haftung auf dem Substrat auf, bildeten einen Träger für die Haftung des Schmiermittels und isolierten den Barren vor direktem Kontakt mit der Matrize. Die numerische Analyse bestimmte die Formparameter der Kaltziehmatrize für Stab und Draht und zeigte, dass die Verformungskraft relativ niedrig blieb, wenn der Arbeitskegelwinkel 10–12 Grad betrug.
Experimente zeigen, dass die Oxalat-Schmierbeschichtung beim TC4-Kaltziehen effektiver ist, was zu einer höheren Oberflächenqualität des gezogenen Barrens führt. Nach vier aufeinanderfolgenden Ziehdurchgängen erreicht die Gesamtverformung des Knüppels 45 % und erfüllt damit die Anforderungen für die Massenproduktion.
Nach dem Kaltziehen nimmt die Festigkeit der TC4-Titanlegierung zu, während ihre Dehnung abnimmt, was zu einer deutlichen Kaltverfestigung führt. Durch das Glühen wird die Plastizität des Knüppels wiederhergestellt, ohne den nächsten Kaltziehdurchgang zu beeinträchtigen. Nach dem Glühen ist die Kornstruktur gleichachsig und der Grad der Gleichachsigkeit nimmt mit zunehmender Verformung zu.
