لوحة ورقة التيتانيوم

ما هي الخطوات التي تتضمنها عملية درفلة ألواح التيتانيوم (مثل الدرفلة الأولية، والدرفلة على الساخن، والدرفلة على البارد، وما إلى ذلك)؟ ما هو نوع مطحنة الدرفلة المستخدمة؟ كيف يمكن التحكم في درجة حرارة التدحرج وتخفيضها لضمان بنية مجهرية وأداء موحد للوحة؟

المتداول من التيتانيوم و لوحات سبائك التيتانيوم هي عملية معقدة تدمج علوم المواد والتحكم الميكانيكي وتحسين العمليات. يمكن تقسيم تدفق العملية إلى ثلاث مراحل أساسية: الدرفلة الأولية، الدرفلة على الساخن، والدرفلة على البارد. تتوافق كل مرحلة مع معدات الدرفلة المحددة ومعايير العملية.
(1) مرحلة التدحرج الأولية
عادةً ما تستخدم عملية الدرفلة الأولية مطحنة درفلة عكسية ثنائية الأسطوانات. وتتمثل مهمتها الرئيسية في كسر الهيكل البلوري العمودي لسبائك سبائك التيتانيوم وتحقيق التشوه البلاستيكي الأولي. في هذه المرحلة، يجب التحكم بدقة في درجة حرارة تسخين السبائك (عادة 30-50 درجة مئوية فوق منطقة الطور)، ويجب إزالة عيوب الصب من خلال تمريرات متعددة من درفلة التشوه الصغيرة (التخفيض لكل تمريرة ≥15٪). قامت شركة Changzhou Bokang Special Material Technology Co., Ltd. بتحسين تجانس البنية المجهرية لمرحلة الدرفلة الأولية بشكل كبير من خلال تحسين عملية تجانس السبائك والجمع بين المحاكاة العددية للتنبؤ بمقاومة التشوه.
(2) مرحلة الدرفلة على الساخن
تستخدم الدرفلة على الساخن مطحنة درفلة غير قابلة للانعكاس بأربع أسطوانات أو مطحنة درفلة عالمية لإجراء معالجة تشوه كبيرة في المنطقة ثنائية الطور α β. في هذه المرحلة، يتم تكرير الحبوب عن طريق إعادة البلورة الديناميكية، ويجب التحكم في درجة حرارة التدحرج النهائية (عادة لا تقل عن 850 درجة مئوية) لضمان مرونة المادة. يتم استخدام فرن التسخين من النوع الصندوقي مع نظام تعويض التسخين التعريفي لتحقيق دقة درجة حرارة تبلغ ±10°C. يتبع توزيع تقليل تمرير الدرفلة الساخنة مبدأ ""الهرم""، أي أن التمريرات القليلة الأولى تستخدم تخفيضًا بنسبة 20-25%، وتزيد التمريرات اللاحقة تدريجيًا إلى 35-40%، جنبًا إلى جنب مع عملية تبريد المياه السريعة بين التمريرات لتجنب النمو الزائد للحبوب بشكل فعال.
(3) مرحلة الدرفلة على البارد
يتم تنفيذ الدرفلة على البارد على مطحنة الدرفلة على البارد بأربع أو ست لفات، وذلك بشكل أساسي لتحسين جودة السطح ودقة الأبعاد للوحة. من الضروري استخدام تمريرات متعددة من درفلة التشوه الصغيرة (تقليل التمرير الفردي ≥10%) جنبًا إلى جنب مع عملية التلدين المتوسطة، ويمكن أن يصل التشوه التراكمي إلى أكثر من 80%. قامت شركة Changzhou Bokang بزيادة دقة التحكم في شكل اللوحة إلى ±5μm من خلال تقديم تقنية الأسطوانة المتقاطعة. تبلغ خشونة السطح لألواح التيتانيوم الطبية التي تنتجها Ra<0.2μm، مما يصل إلى المستوى الرائد عالميًا.
يؤثر اختيار معدات درفلة التيتانيوم بشكل مباشر على جودة اللوحة النهائية ويجب تصميمها وفقًا لخصائص المواد:
(1) اختيار نوع مطحنة الدرفلة
مطحنة الدرفلة الأولية: يتم استخدام مطحنة درفلة عكسية ذات طرفين مغلقة، ومجهزة بنظام AGC (التحكم التلقائي في السُمك) الهيدروليكي، ويتم التحكم في نسبة قطر اللفة بين 1.8-2.2 لتحسين حالة العض.
مطحنة الدرفلة على الساخن: يتم استخدام مطحنة درفلة غير رجعية بأربع أسطوانات، بقطر لفة عمل 350-400 مم وقطر لفة دعم 1400-1600 مم، ومجهزة بنظام لفة الانحناء وجهاز تحويل اللفة، ودقة التحكم في شكل اللوحة تصل إلى ±15I
مطحنة الدرفلة على البارد: يتم استخدام طاحونة سداسية الدرفلة بنظام UC/VC المدمج، شوط التحويل المحوري للفة المتوسطة هو ±150 مم، ويتم استخدام مقياس سرعة الليزر ومقياس السمك لتحقيق التحكم في الحلقة المغلقة
(2) تحسين مواد نظام اللفة
إن لفة العمل مصنوعة من سبيكة ذات أساس حديدي عالي الكروم (Cr12MoV)، ويتم رش السطح بطبقة مركبة CrN/Al2O3 بصلابة أكثر من HV1200، والتي تقاوم بشكل فعال التصاق التيتانيوم. تعتمد أسطوانة الدعم تقنية صب الطرد المركزي من الحديد الزهر المبرد اللانهائي، ويتم التحكم في اختلاف تدرج صلابة سطح الأسطوانة داخل HS15 لضمان استقرار شكل الأسطوانة.
يعد التحكم الدقيق في درجة الحرارة والتشوه هو المفتاح لضمان توحيد هيكل وأداء لوحة التيتانيوم، ويجب إنشاء نموذج تحكم في الاقتران متعدد المعلمات.
(1) نظام التحكم في درجة الحرارة
عملية التسخين: تم اعتماد نظام تسخين ثلاثي المراحل (قسم التسخين المسبق 600-700 درجة مئوية/قسم العزل 850-950 درجة مئوية/قسم التسخين 900-980 درجة مئوية)، ويتم استخدام مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء لتحقيق مراقبة درجة الحرارة في الوقت الحقيقي
التحكم في درجة حرارة عملية الدرفلة: في مرحلة الدرفلة النهائية، يتم استخدام نظام رش الأسطوانة (دقة التحكم في حجم الماء ± 0.5 لتر / دقيقة)، ويتم استخدام نظام تعويض التسخين بالمقاومة للتحكم في تقلبات درجة حرارة القطعة المدرفلة في حدود ± 20 درجة مئوية.
إدارة درجة حرارة الدرفلة النهائية: يتم التنبؤ بتوزيع مجال درجة الحرارة من خلال محاكاة العناصر المحدودة، ويتم إنشاء نموذج وقت انتظار درجة الحرارة بين التمريرات لضمان درجة حرارة القطعة المدرفلة. تأكد من أن درجة حرارة التدحرج النهائية لا تقل عن 50 درجة مئوية تحت نقطة تحويل الطور
(2) خوارزمية لتحسين التخفيض
توزيع التخفيض متعدد التمريرات: استنادًا إلى نموذج تصلب عمل المواد، يتم استخدام خوارزمية جينية لتحسين توزيع التخفيض في كل تمريرة للتأكد من أن تشوه كل تمريرة "مكافئ"
تعديل التخفيض الديناميكي: تتم مراقبة قوة التدحرج في الوقت الفعلي بواسطة مقياس الضغط، ويتم استخدام خوارزمية التحكم PID الغامضة لضبط التخفيض تلقائيًا للتعويض عن ارتداد فجوة اللفة (دقة التعويض ±0.02 مم)
التحكم في التشوه الحدي: إنشاء معيار تخفيض حرج (ε_c=0.6σ_s/K)، حيث K هو معامل تصلب معالجة المواد، وتأكد من أن تخفيض التمرير الفردي لا يتجاوز 85% من القيمة الحرجة
(3) تدابير لضمان توحيد الهيكل
التحكم في حجم الحبوب: التحكم في جزء حجم إعادة التبلور الديناميكي من خلال المعلمة Z (Z=ε·exp(Q/RT))، والحفاظ على قيمة Z بين 10-15 للحصول على حبيبات متساوية المحاور
تحسين النسيج: استخدم عملية التدحرج المتقاطع (قم بتدوير اللوحة بزاوية 45 درجة لكل تمريرة)، جنبًا إلى جنب مع تقنية التدحرج غير المتزامن (الفرق في سرعة الخط بين البكرات العلوية والسفلية هو 10-15%)، لإضعاف نسيج السطح الأساسي بشكل فعال
التحكم في الإجهاد المتبقي: من خلال عملية التدحرج المتناوب لإجهاد الشد والضغط، جنبًا إلى جنب مع معالجة استرخاء الإجهاد أثناء التلدين، يتحكم الإجهاد المتبقي في حدود ± 20 ميجا باسكال
تتطلب عملية درفلة ألواح التيتانيوم إنشاء شبكة مراقبة الجودة للعملية الكاملة. حصلت شركة Changzhou Bokang على شهادة نظام ISO9001/ISO13485 وقامت ببناء نظام لمراقبة الجودة من ثلاثة مستويات "لفحص المواد الخام، ومراقبة عملية المراقبة، واختبار المنتج النهائي":
الكشف عبر الإنترنت: مجهز بمقياس شكل اللوحة، ومقياس السُمك، وكاشف السطح، لتحقيق التحكم عبر الإنترنت في تحمل السُمك ±0.02 مم وتحمل شكل اللوحة ±8I
الكشف عن المنظمة: يتم استخدام تقنية EBSD لتحليل اتجاه الحبوب لضمان أن حجم الحبوب ASTM Grade 8 لديه نسبة جيدة تبلغ ≥90%
التحقق من الأداء: يتم التحقق من الخواص الميكانيكية عن طريق اختبار الشد واختبار التأثير واختبار التآكل. قوة الشد للوحة التيتانيوم الطبية هي ≥850MPa والاستطالة ≥18%، والتي تلبي معيار ASTM F136
اختبار غير مدمر: يتم استخدام تقنية المصفوفة المرحلية بالموجات فوق الصوتية للكشف عن العيوب الداخلية لضمان معدل نجاح بنسبة 100٪ في اكتشاف العيوب
حاليًا، تُظهر تكنولوجيا درفلة ألواح التيتانيوم ثلاثة اتجاهات تطوير رئيسية:
التدحرج الذكي: تم إنشاء نموذج التدحرج الافتراضي من خلال تقنية التوأم الرقمي لتحقيق التحسين عبر الإنترنت لمعلمات العملية؛
تكنولوجيا تشكيل الشبكة القريبة: تطوير تقنية الدرفلة المستمرة لألواح التيتانيوم الرفيعة للغاية لتحقيق إنتاج مستمر للألواح الرفيعة للغاية مقاس 0.016 بوصة؛
تكنولوجيا التصنيع الخضراء: يتم استخدام تقنية الدرفلة الكهروبلاستيكية (EPR) لتقليل درجة حرارة الدرفلة بمقدار 30-50 درجة مئوية وتقليل استهلاك الطاقة.