Titaaniseoksen muodostustekniikka
Virumamuovaus on yksi titaaniseoksen muovaustekniikoista. Se tarkoittaa, että tietyssä lämpötilassa, sen jälkeen kun metallilevy on muotoutunut työkalun ja muotin vaikutuksesta ihanteellisen muodon saavuttamiseksi, lämpötila ja kuormitus pidetään vakiona, joten jännitysrelaksaatio tapahtuu työkappaleen sisällä ja elastinen jännitys tapahtuu. Muunna pysyväksi plastisiksi jännityksiksi, kunnes jäännösjännitys ja takajousto ovat periaatteessa eliminoituneet, ja lopuksi saadaan ihanteellinen työkappaleen muoto jäähdytyksen jälkeen.
Virumisen käyttövoima virumismuovauksen aikana on kohdistettu jännitys. Virumisen edetessä elastinen jännitys pienenee, jolloin sisäinen jännitys pienenee vastaavasti ja kohdistettu jännitys pienenee vastaavasti. Jotkut tutkijat huomauttivat, että lämpövetovirumisprosessi on uusi muovausprosessi ohutseinäisille titaaniseoskomposiiteille. Prosessissa käytetään kuumennusmenetelmiä, kuten sähkövastuskuumennusta ohutseinäisten metallilevyjen tai profiilien lämmittämiseksi lämpömuovauslämpötiloihin ennen venytystä ja taivutusta. Lopullisen muodon muodostuessa lämpötila pysyy vakiona ja materiaali hiipii muotin pinnan vetosuunnassa. Tämä johtaa jännityksen vähentämiseen ja jännitysten rentoutumiseen muotoillun työkappaleen sisällä. Jäännösjännitys vähenee, mikä vähentää osien joustavuutta ja parantaa muovaustarkkuutta. Uuden prosessitekniikan tutkimuksen asema, prosessiperiaate, keskeiset laitteet, käsittelytekniikka, edut ja haitat esitellään. Lopuksi tarkastellaan kuumaveto-viruma-komposiittimuovaustekniikan sovellusmahdollisuuksia.
Jotkut tutkijat huomauttavat, että titaaniseoksia käytetään yleisesti ilmailu- ja avaruussovelluksissa, kuten lentokoneen rungoissa, niiden erinomaisten mekaanisten ja korroosio-ominaisuuksien ja suhteellisen kevyen painon vuoksi. Titaaniseoksia on kuitenkin tunnetusti vaikea muodostaa huoneenlämpötilassa. Siksi titaaniseosprofiilien muotoilussa käytetään kuumavetotaivutus-virumismuovaustekniikkaa muovaussuorituskyvyn parantamiseksi ja takaisinjoustavuuden vähentämiseksi. Kuumavenytystaivoituksen ja virumismuovauksen periaate on, että kuumavenytystaivutusvaiheen jälkeen suoritetaan jännitysrelaksaatiovaihe pitämällä työkappaletta muotin kanssa valitun viipymäajan. Tämän etuna on alhainen jäännösjännitys ja minimaalinen takajousto, mukaan lukien halvat työkalut ja hyvä toistettavuus. Virumiskäyttäytymisen karakterisoimiseen käytettiin Arrhenius-mallia, ja ABAQUS:ssa perustettiin termisen vetotaivutusviruman muodonmuutosprosessin äärelliselementtimalli. Elementtisimulaatiotulokset osoittavat, että jäännösjännitys pienenee suuresti jännitysrelaksaatiovaiheessa ja pieni jäännösjännitys johtaa pienempään takaisinjoustoon. Ennustetut rebound-arvot ovat hyvin sopusoinnussa koetulosten kanssa. Jotkut tutkijat huomauttivat, että viruminen tai jännitysrelaksaatio on tärkein mekanismi, joka vähentää takaiskua titaaniseoslevyjen kuumamuovauksen aikana.
Toistaiseksi näiden kahden ilmiön välisiä eroja ja yhteyksiä ei ole tutkittu yksiselitteisesti. Ti6Al4V-lejeeringillä suoritettiin korkeiden lämpötilojen lyhytaikaiset viruma- ja jännitysrelaksaatiotestit. Seoksen mikrorakennetta tarkkailtiin käyttämällä transmissioelektronimikroskooppia. Lämpötilan, stressin ja ajan vaikutuksia virumiseen ja jännitysrelaksaatiokäyttäytymiseen tutkittiin vastaavasti. Näiden kahden ilmiön välisiä korrelaatioita ja eroja verrattiin virumisvenymä-aika- ja venymänopeus-aika -suhteiden perusteella. Tulokset osoittavat, että virumiskäyttäytymistä alhaisessa lämpötilassa ja alhaisessa jännityksessä säätelee atomidiffuusio, ja virumiskäyttäytymistä korkeassa lämpötilassa ja suuressa jännityksessä säätelee sijoiltaan liukuminen ja viruminen. Stressirelaksaatiokäyttäytymistä ohjataan pääasiassa dislokaatiokiipeilyllä. Virumistiedoista ennustettu stressirelaksaatiokäyttäytyminen on hyvin sopusoinnussa kokeellisten tulosten kanssa.
