Zastosowanie płyt tytanowych w elektrowniach oceanicznych
Płytka tytanowa gr17jest szeroko stosowany w przemyśle lotniczym i innych dziedzinach ze względu na jego doskonałe właściwości, takie jak niska gęstość, wysoka wytrzymałość właściwa i odporność na pełzanie. Stop tytanu charakteryzuje się niską ciągliwością, wysoką odpornością na odkształcenia i oczywistą anizotropią, dlatego stop tytanu jest bardzo wrażliwy na parametry procesu odkształcenia termicznego.
Zastosowanie technologii symulacyjnej w zakresie obróbki cieplnej stopów tytanu
Płyta tytanowa Gr17 zwykle wymaga obróbki termicznej w obszarze jednofazowym lub dwufazowym w celu uzyskania produktów o określonych strukturach i właściwościach. Dobór parametrów obróbki cieplnej ma istotny wpływ na właściwości przetwórcze i mikrostrukturę stopów tytanu. W ostatnich latach nasiliły się krajowe badania w zakresie obróbki cieplnej stopów tytanu, a szczególnie widoczne jest zastosowanie technologii symulacji termicznej i technologii symulacji numerycznej w mechanizmie odkształceń cieplnych i ewolucji mikrostruktury stopów tytanu.
Typowe zastosowanie technologii symulacji termicznej
Wielu uczonych przeprowadziło eksperymenty z odkształceniem termicznym przy ściskaniu różnych typów stopów tytanu przy użyciu maszyn do symulacji cieplnej/mechanicznej i uzyskało krzywą naprężenia płynięcia materiału, czyli zależność naprężenie-odkształcenie. Krzywa naprężenia płynięcia odzwierciedla wewnętrzną zależność pomiędzy naprężeniem płynięcia a parametrami procesu odkształcania, a jednocześnie jest makroskopowym przejawem zmiany struktury wewnętrznej materiału. Xu Wenchen i in. przeprowadził test odkształcenia przy ściskaniu przy stałej prędkości odkształcenia na symulatorze termicznym, aby zbadać zachowanie się stopu tytanu TA15 przy dynamicznym odkształceniu termicznym, obliczył energię aktywacji odkształcenia Q materiału i obserwował strukturę odkształcenia termicznego. Dynamiczna rekrystalizacja jest głównym mechanizmem zmiękczającym w obszarze fazowym, natomiast dynamiczne odzyskiwanie jest głównym mechanizmem zmiękczającym w obszarze fazowym.
Typowe zastosowanie technologii symulacji numerycznej
Ponieważ technologia symulacji numerycznej umożliwia odtworzenie na komputerze procesu obróbki cieplnej stopu tytanu, producenci i badacze naukowi wykorzystują tę technologię do badania zależności pomiędzy idealnymi parametrami procesu a odpowiednią mikrostrukturą i właściwościami mechanicznymi, tak aby zoptymalizować bieżący proces produkcyjny oraz Cel zmniejszenia kosztów rozwoju nowych produktów, nowych procesów i nowych materiałów. Shao Hui i in. badali ewolucję fazową stopu tytanu TC21 o strukturze lamelarnej podczas kucia w obszarze dwufazowym. Do symulacji i analizy prawa zmian pola temperatury i pola odkształcenia w procesie kucia wykorzystano oprogramowanie DEFORM, a także ilościową analizę zmiany kształtu fazy. Im mniejszy współczynnik Fereta, tym kształt wydaje się być kulisty. Wyniki pokazują, że pole odkształcenia i pole temperatury wpływają na ewolucję fazy arkusza. W warunkach mniejszego odkształcenia temperatura krawędzi odkuwki gwałtownie spada, rekrystalizacja jest wystarczająca, a temperatura w środku odkuwki jest wyższa.
Badania symulacyjne ewolucji mikrostruktury
Różnorodność mikrostruktury płyty tytanowej Gr17 jest regularnie powiązana z wieloprocesowym procesem produkcyjnym stopu tytanu i różnorodnością każdego procesu. To złożone połączenie sprawia, że trudno jest przewidzieć i kontrolować mikrostrukturę i właściwości stopów tytanu tradycyjnymi metodami. Wraz z rozwojem technologii symulacji komputerowych i numerycznych w ostatnich latach, metoda symulacji numerycznej mikrostruktury stała się potężnym narzędziem pozwalającym uzyskać ilościową zależność pomiędzy wpływem głównych parametrów procesu na makroskopową i mikrostrukturę detali formowanych na gorąco. Wykorzystanie technologii symulacji numerycznej do odtworzenia procesu ewolucji mikrostruktury może nie tylko pogłębić zrozumienie mechanizmu zmiany struktury, sprzyjać rozwojowi istniejących teorii, ale także ulepszyć strukturę materiałów i zoptymalizować proces przygotowania materiałów, tak aby uzyskać oczekiwane właściwości mechaniczne materiałów.
W porównaniu z tradycyjną metodą prób i błędów, wykorzystanie technologii symulacyjnej jako metody badawczo-rozwojowej może skrócić cykl rozwoju, obniżyć koszty produkcji i zoptymalizować proces produkcyjny, aby osiągnąć cel polegający na poprawie wydajności produkcji i zwiększeniu korzyści ekonomicznych . Ze względu na wysoką cenę i długi cykl produkcyjny stopu tytanu, badania nad jego procesem produkcyjnym pilnie potrzebują technologii symulacyjnej, aby otworzyć dla niego drogi na skróty i przezwyciężyć problemy wąskiego zakresu temperatur obróbki cieplnej oraz złożonej i zróżnicowanej relacji pomiędzy strukturą procesu wydajność.
W kraju i za granicą technologia symulacji termicznej i technologia symulacji numerycznej zostały wykorzystane do przeprowadzenia wielu prac badawczych nad mechanizmem odkształceń termicznych i ewolucją mikrostruktury stopów tytanu. Popraw rolę i wpływ jakości produktu. Jednak ze względu na niedokładne dane eksploatacyjne materiału, fakt, że warunki brzegowe i parametry tarcia trudno zbliżyć do rzeczywistości, a badanie zmiennych makroskopowych nie uwzględnia zmian mikrostruktury i innych czynników, w wynikach symulacji występują pewne błędy w porównaniu z rzeczywistą produkcją.
W przyszłości badania nad mechanizmem odkształcenia termicznego i ewolucją mikrostruktury stopów tytanu muszą w organiczny sposób połączyć technologię symulacji fizycznej i technologię symulacji numerycznej w celu ustalenia makroskopowego modelu elementów skończonych, który będzie bardziej zgodny z rzeczywistym procesem produkcyjnym i powiązania go z mikrostrukturą modelu ewolucji w celu uzyskania wyników symulacji. Może nie tylko zapewnić teoretyczne podstawy produkcji na miejscu, ale także ilościowo kierować procesem na miejscu i ostatecznie osiągnąć cel, jakim jest śledzenie procesu deformacji w czasie rzeczywistym i kontrola jakości produktu.
