Facteurs affectant le tréfilage des fils en alliage de titane
Les fils en titane et en alliage de titane sont largement utilisés dans des domaines importants tels que les fixations aérospatiales, les produits 3C, les montures de lunettes, les pièces automobiles, les instruments médicaux et les baguettes de soudage. En général, lorsque le diamètre des fils en titane et en alliage de titane est supérieur de 30-40 % à la taille du produit final, l'étirage à froid est utilisé pour obtenir des produits en fil avec une précision dimensionnelle élevée.
Le processus d'étirage à froid et le contrôle de la microstructure du produit final ont un impact significatif sur les performances des fils en titane et en alliage de titane. Les principaux facteurs affectant les performances d'étirage des fils, outre la température et la vitesse d'étirage, comprennent la qualité de la matière première, les paramètres de la matrice, les conditions de lubrification et le processus d'étirage.
1. Qualité des matières premières
Composition chimique : La teneur en éléments chimiques majeurs et en impuretés ne doit pas dépasser la plage autorisée. Des éléments tels que l'hydrogène (H), l'oxygène (O), l'azote (N), le fer (Fe) et le silicium (Si) peuvent avoir un impact significatif sur le titane. Par exemple, l'hydrogène peut provoquer une fragilisation par l'hydrogène dans les alliages de titane, un contrôle strict est donc nécessaire pendant la production.
Qualité de surface : La surface du fil ne doit pas présenter de défauts tels que des fissures, des plis, des cicatrices, des oreilles ou des délaminages. Des défauts de surface tels que des fissures et des plis peuvent apparaître dans la matière première à des degrés divers. Ces défauts peuvent former des fissures à la surface, sous la surface ou à l'intérieur du métal, qui peuvent se développer davantage pendant le processus d'étirage, entraînant une forte diminution de la résistance, voire une rupture. Contrairement aux fissures, les plis ne sont pas facilement détectés car ils sont souvent recouverts de couches d'oxydation de surface et peuvent persister pendant l'étirage.
2. Processus de traitement thermique
Le traitement thermique lors de l'étirage à froid consiste principalement à recuiter le fil, qui comprend le recuit de prétraitement de la matière première, le recuit intermédiaire après déformation et le recuit final. Le but du prétraitement et du recuit intermédiaire est de réduire les effets de l'écrouissage, d'augmenter la ductilité et d'optimiser la plasticité, rendant le matériau plus adapté à l'étape suivante du processus d'étirage.
3. Matrices de dessin
Les matrices d'étirage des métaux sont généralement fabriquées à partir de carbure cémenté (YK6, YK8) ou de matériaux diamantés. Le carbure cémenté est composé de carbure de tungstène et de cobalt, le carbure de tungstène étant dur et résistant à l'usure, servant de matériau de squelette, tandis que le cobalt augmente la ténacité de l'alliage. Les matrices en carbure cémenté sont largement utilisées dans l'étirage de divers métaux et fils d'alliage. Les matrices en diamant, avec une dureté et une résistance à l'usure élevées, sont plus chères et difficiles à traiter, elles ne sont donc utilisées que pour l'étirage de fils fins et ultrafins.
Selon la forme de la section longitudinale du trou de la matrice, les matrices d'étirage standard peuvent être divisées en deux formes : les matrices en forme d'arc et les matrices coniques. La première est généralement utilisée pour les fils fins, tandis que les matrices coniques sont couramment utilisées pour les tubes, les tiges et les fils grossiers. Selon leur fonction pendant l'étirage, les trous de la matrice sont généralement divisés en quatre sections : le cône d'entrée (zone d'alimentation + zone de lubrification), le cône de travail, la zone de calibrage et le cône de sortie.
4. Processus de dessin
Réduction par passe : les alliages de titane ont une faible ductilité à température ambiante, avec une limite d'élasticité proche de la résistance à la traction, ce qui se traduit par un rapport d'élasticité élevé. Lors de l'étirage de matériaux métalliques, la résistance du matériau à la sortie de la matrice doit être supérieure à la limite d'élasticité du matériau à l'intérieur de la matrice pour éviter la rupture du fil. Par conséquent, il convient d'éviter de rechercher aveuglément des réductions excessives par passe lors de l'étirage.
Réduction totale : la résistance des fils en alliage de titane augmente avec le taux de réduction totale. Cela est principalement dû au fait qu'à mesure que la quantité de déformation à froid augmente, la multiplication des dislocations se produit dans les grains métalliques, ce qui augmente la résistance du matériau à la déformation plastique. Cela conduit à un écrouissage, qui augmente la force de rupture et la résistance à la traction du fil. Cependant, un écrouissage excessif réduit les valeurs de ténacité, de flexion et de torsion du fil et, dans les cas graves, il devient cassant, avec des performances de flexion très faibles.
Vitesse d'étirage : La vitesse d'étirage est un facteur crucial dans le processus de production de traitement des métaux et a un impact significatif sur les performances du métal déformé. Le taux de déformation fait référence au taux de changement de déformation ou au volume de déplacement relatif par unité de temps. Les alliages de titane sont sensibles au taux de déformation et différentes vitesses de déformation affectent considérablement leur plasticité et leurs performances de déformation. Dans les mêmes conditions d'étirage, l'augmentation de la vitesse d'étirage peut améliorer la productivité du travail et économiser de l'énergie, mais la qualité du fil et la fluidité du processus d'étirage doivent être garanties.
