고강도 티타늄 합금판의 상온 성형성

티타늄 판은 고강도, 경량 및 우수한 구조적 강성의 장점으로 널리 알려져 있습니다. 고강도 티타늄 합금 Ti-6Al-4V는 항공분야뿐만 아니라 자동차, 화학 등 기타 산업분야에도 활용이 가능합니다.

Ti{0}}Al-4V 합금 시트는 실온에서 성형성이 매우 제한적이고 성형 후 스프링백이 커서 기존 스탬핑 및 압력 성형에 많은 문제를 가져옵니다. Ti-6Al-4V 합금 시트의 성형 한계가 증가하고 고온에서 스프링백이 감소하더라도 상온 성형은 여전히 ​​비용 절감 측면에서 큰 이점을 갖습니다. 압연 성형은 회전하는 롤을 사용하여 금속 블랭크를 점진적으로 변형시켜 공작물을 만드는 성형 방법으로, 이는 고강도 및 제한된 성형성을 갖는 구조용 부품을 성형하는 데 적합하며 주로 자동차 산업에서 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 초고장력강, 고장력강 등을 성형합니다. 압연 공정에서 소재의 스프링백 각도가 작기 때문에 간단하고 쉬운 방법으로 스프링백을 보상하는 압연 성형은 Ti{{ 5}}Al-4V 합금 시트는 실온에서 사용됩니다. 이를 위해 Ossama et al. 실온에서 820도에서 어닐링한 후 2mm 두께의 고강도 Ti{9}}Al-4V 합금 시트의 성형 및 스프링백 거동에 대한 실험실 연구를 수행했습니다. 실험을 위해 선정된 Ti-6Al-4V 합금판의 원래 구조는 93.86% 등축상과 6.14% 상으로 구성되었으며, 평균 결정립 크기는 1.3μm이었다. ±0.7μm. 상온 인장시험 결과 이방성이 크고 압연방향과 45도일 때 시편의 항복강도가 가장 낮고 신율이 높으며 극한강도에 도달하면 시편이 빨리 골절. 성형 한계 시험은 직경 60mm의 반구형 펀치가 장착된 장비에서 수행됩니다. 4개의 고급 CCD 카메라가 장착된 광학 변형률 측정 시스템 "Autogrid Vario"를 사용하여 각 시편의 전체 변형 이력을 기록합니다. 다양한 변형 경로의 변형 거동은 다양한 시편 모양을 설계하여 테스트됩니다. 실험 결과 모든 샘플이 반구형 펀치 상단에서 갑자기 파손되었으며 파손 전에 뚜렷한 네킹 현상이 없었으며 이는 합금의 실온 성형성이 매우 제한적임을 나타냅니다. Ti-6Al-4V 합금판의 상온 굽힘 및 압연 동안의 변형 거동을 비교 분석하였다. 결과에 따르면 진자 접힘 굽힘 시험과 V-die 굽힘 시험의 최소 굽힘 반경은 9mm인 반면, 압연 형상의 최소 굽힘 반경은 7.51mm로 15% 이상 증가한 것으로 나타났습니다. 압연 형상은 단순한 굽힘 성형보다 더 작은 반경 치수를 형성할 수 있으며 스프링백이 적습니다. 이는 주로 압연 성형이 다단계 누적 변형 공정이고 점진적인 다중 변형이 균열의 성장을 억제하고 동시에 재료의 변형을 일반적인 변형보다 더 완전하게 만들기 때문입니다. 또한, 고강도강의 압연공정에서 흔히 발생하는 형상결함은 Ti{33}}Al-4V 합금의 성형공정에서는 상대적으로 드물다. 압연은 항공 및 자동차 구조 부품용 고강도 티타늄 합금판을 실온에서 성형하기 위한 유망한 공정 솔루션임을 알 수 있습니다.