Titandraht zeichnet sich durch geringe Dichte, hohe spezifische Festigkeit, starke Korrosionsbeständigkeit und hervorragende umfassende mechanische Eigenschaften aus. Es wird häufig in den Bereichen chemischer Korrosionsschutz, Präzisionsausrüstung, medizinische Geräte und Unterstützungsdienste für die Luft- und Raumfahrt eingesetzt. Die Qualität von Titandrahtprodukten hängt äußerst empfindlich von der Reinheit der Rohstoffe, der Heißverarbeitungstemperatur, der Verformungskontrolle und den Wärmebehandlungsverfahren ab. Die gesamte Produktionsprozesskette ist lang und die Anforderungen an die Prozessgenauigkeit hoch. Die Stabilität der Parameter in jedem Prozess bestimmt direkt die Gleichmäßigkeit der Struktur, die Oberflächenqualität und die Endleistung des Titandrahts. Was sind die Kernpunkte des gesamten Vorbereitungsprozesses vom Schmelzen des Rohmaterials bis zur Produktlagerung, um hochpräzisen Titandraht herzustellen?
Bei der Herstellung von Titandrähten wird hochwertiges Schwammtitan als Grundrohstoff verwendet. Der erste Prozess ist das selbstverbrauchende Vakuum-Lichtbogenofenschmelzen von Barren. Aufgrund der extrem hohen Reaktivität der Titanflüssigkeit bei hohen Temperaturen adsorbiert sie leicht gasförmige Verunreinigungen wie Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff, was zu einer verringerten Plastizität und einer erhöhten Sprödigkeit des Materials führt. Daher muss während des gesamten Schmelzprozesses eine hochvakuumdichte Umgebung ohne Gasverschmutzung aufrechterhalten werden.
Nach Abschluss des Schmelzvorgangs erhält man einen dichten Titanbarren. Die Oberfläche des Barrens muss geschliffen und auf Mängel ohne Beschädigung untersucht werden. Alle inneren und Oberflächenfehler wie Risse, Poren, Porosität und Einschlüsse müssen gründlich überprüft und beseitigt werden, um sicherzustellen, dass die Matrix des Barrens gleichmäßig und rein ist und eine qualifizierte Grundlage für den Barren für die anschließende Schmiede-, Walz- und Ziehbearbeitung geschaffen wird.
Qualifizierte Titanbarren werden präzise erhitzt und gelangen dann in den Schmiede-Stanzprozess. Durch große plastische Verformung beim Schmieden werden die groben Körner im Gusszustand effektiv zerkleinert, Gussinhomogenitäten beseitigt und kleinere Porositätsfehler geschlossen. Dadurch wird eine Verfeinerung und Homogenisierung der Mikrostruktur des Materials erreicht, was die Gesamtplastizität und Verarbeitungsstabilität des Barrens deutlich erhöht.
Die geschmiedeten Knüppel werden gleichmäßig einer Oberflächenschälung, einem Schleifen und einer Formkorrektur unterzogen, um die Oxidschicht und Oberflächendefekte zu entfernen. Dadurch werden gleichmäßige Abmessungen und glatte Oberflächen der Knüppel gewährleistet und Spannungskonzentrationen und Oberflächenschälprobleme bei der anschließenden Verarbeitung vermieden.
Nach der Oberflächenbearbeitung gelangt der Knüppel in den Warmwalzprozess. Durch mehrere Durchgänge des schrittweisen Reduktionswalzens wird die Querschnittsgröße der Stange kontinuierlich reduziert. Besonders wichtig ist die Kontrolle des Temperaturbereichs während des Warmwalzens. Zu hohe Temperaturen können zu groben Körnern und übermäßiger Oxidation an der Oberfläche führen; Eine zu niedrige Temperatur erhöht den Verformungswiderstand und kann zu Rissen, Maßabweichungen und anderen Qualitätsproblemen führen.
Nach Abschluss des Warmwalzens bildet sich auf der Oberfläche des Knüppels eine dichte Oxidschicht. Es ist notwendig, die oberflächliche Oxidschicht, Schmutz und Verunreinigungen durch einen professionellen Säurewaschprozess gründlich zu entfernen. Nach dem Säurewaschen wird eine Vakuumglühbehandlung durchgeführt, um die beim Warmwalzen erzeugte Verarbeitungseigenspannung effektiv abzubauen, die Plastizität und Zähigkeit des Materials wiederherzustellen, Kaltverfestigung zu verhindern und gute Umformbedingungen für den anschließenden Kaltziehprozess zu schaffen.
Das Kaltziehen ist der Kernprozess für die Feinformung und Dimensionierung von Titandrähten. Bei der Kaltverarbeitung kommt es bei Titanmaterialien zu einer schnellen Kaltverfestigung und einer erheblichen Verringerung der Plastizität, was sie zum anspruchsvollsten Schritt bei der Herstellung von Titandrähten macht.
Während des Produktionsprozesses muss die Oberfläche des Knüppels gleichmäßig mit einer speziellen Gleitschicht überzogen werden, um die Reibung zwischen Form und Knüppel deutlich zu reduzieren und Formverschleiß und Oberflächenkratzer am Draht zu minimieren. Der Prozess basiert auf dem Prinzip der kleinen Verformung, mehrerer Durchgänge und einer schrittweisen Durchmesserreduzierung, wobei die Verformungsmenge in jedem Durchgang streng kontrolliert wird und Fehler wie Drahtbrüche und Risse, die durch schnelle Verformung und Spannungskonzentration verursacht werden, beseitigt werden.
Um gleichzeitig die Kaltverfestigung kontinuierlich zu mildern, muss nach jedem einzelnen Ziehdurchgang eine Vakuumglühbehandlung durchgeführt werden, die die Plastizität des Materials umgehend wiederherstellt und die Stabilität der kontinuierlichen Verarbeitung gewährleistet, bis die Zielspezifikation für den Drahtdurchmesser erreicht ist.
Nachdem der Titandraht mit der Messung der festen Länge und der Leitungswicklung fertiggestellt wurde, wird er einer weiteren feinen Säurewasch- und Polierbehandlung unterzogen, um restliche Ölflecken und Spuren von Oxidschichten auf der Oberfläche vollständig zu entfernen und sicherzustellen, dass die Oberflächenbeschaffenheit der fertigen Produkte den Standardanforderungen entspricht.
Anschließend erfolgt eine umfassende Prüfung der fertigen Produkte, einschließlich visueller Prüfung des Aussehens, Messung der Maßhaltigkeit, mechanischer Leistungsprüfungen und zerstörungsfreier Prüfungen. Mehrere Indikatoren werden verifiziert, um die Dimensionskonsistenz, Oberflächenqualität, Festigkeit und Plastizität sowie den inneren Strukturzustand des Titandrahts umfassend zu validieren. Erst wenn alle Indikatoren erfüllt sind, können die Produkte verpackt, versiegelt und im Lager gelagert werden.
Zur Herstellung hochpräziser Titandrähte ist ein systematisches Prozesssystem mit fortschrittlichem Reinigungsschmelzen, optimierter Strukturverarbeitung, präziser Kaltumformung, Gradientenwärmebehandlung und vollständiger Prozessqualitätskontrolle erforderlich. Es ist notwendig, die Vakuumumgebung, die Verarbeitungstemperatur, das Ausmaß der Verformung, das Glühregime und den Oberflächenzustand streng zu kontrollieren und häufige Fehler wie Risse, Verhärtung, Oxidation und Einschlüsse zu vermeiden, um stabil hochwertige Titandrahtprodukte mit gleichmäßiger Struktur, gleichbleibender Leistung und hoher Präzision herzustellen.