יכולת היווצרות בטמפרטורת החדר של יריעת סגסוגת טיטניום בעלת חוזק גבוה

צלחת טיטניום מוכרת רבות בזכות היתרונות שלה של חוזק גבוה, משקל קל וקשיחות מבנית טובה. ניתן להשתמש בסגסוגת טיטניום חוזק גבוה Ti-6Al-4V לא רק בתחום התעופה, אלא גם בתחומי תעשייה אחרים כגון רכב וכימיקלים.

לגיליון סגסוגת Ti{{0}}Al-4V יש יכולת צורה מוגבלת מאוד בטמפרטורת החדר, והקפיצה לאחר הצורה היא גדולה, מה שמביא בעיות רבות להטבעה ויצירת לחץ מסורתיים. למרות שמגבלת היווצרות של גיליון סגסוגת Ti-6Al-4V תוגדל והקפיצה חזרה תקטן בטמפרטורה גבוהה, ליצירת טמפרטורת החדר עדיין יש יתרונות גדולים במונחים של חיסכון בעלויות. צורת גלגול היא שיטת גיבוש המשתמשת בגלגול מסתובב כדי לעוות בהדרגה את ריק המתכת וליצור חומר עבודה, המתאים ליצירת חלקי מבנה בעלי חוזק גבוה ויכולת צורה מוגבלת, ומשמש יותר ויותר בתעשיית הרכב, משמש בעיקר עבור יצירת פלדה בעלת חוזק גבוה במיוחד, פלדה חוזק גבוה וכו'. בשל זווית הקפיצה הקטנה של החומר בתהליך הגלגול ופיצוי על הקפיצה בשיטה פשוטה וקלה, גיבוש גלגול היא שיטה יעילה ליצירת Ti{{ 5}}גיליון סגסוגת אל-4V בטמפרטורת החדר. לשם כך, אוסמה וחב'. ביצע מחקר מעבדתי על התנהגות היצירה והקפיצה של יריעת סגסוגת Ti-6Al{10}V בעובי 2 מ"מ בעובי גבוה לאחר חישול ב-820 מעלות בטמפרטורת החדר. המבנה המקורי של לוח הסגסוגת Ti-6Al-4V שנבחר לניסוי היה מורכב מ-93.86% פאזה שווה-צירים ו-6.14% פאזה, וגודל הגרגרים הממוצע היה 1.3μm ±0.7 מיקרומטר. תוצאות בדיקת המתיחה בטמפרטורת החדר מראות שהאניזוטרופיה שלה גדולה, וכאשר היא 45 מעלות עם כיוון הגלגול, עוצמת התפוקה של הדגימה היא הנמוכה ביותר, ההתארכות גבוהה, וכאשר יושג החוזק הסופי, הדגימה תהיה שבר במהירות. בדיקת גבול היווצרות מתבצעת על ציוד המצויד באגרוף חצי כדורי בקוטר 60 מ"מ. מערכת מדידת המתח האופטית "Autogrid Vario" המצוידת בארבע מצלמות CCD מתקדמות משמשת לתיעוד היסטוריית העיוות המלאה של כל דגימה. התנהגות הדפורמציה של נתיבי מתח שונים נבדקת על ידי תכנון צורות דגימה שונות. הניסוי מצא שכל הדגימות נשברו לפתע בחלק העליון של אגרוף חצי הכדור, ולא הייתה תופעה ברורה של צוואר לפני השבר, מה שמעיד על כך שכושר הצורה של הסגסוגת בטמפרטורת החדר היה מוגבל מאוד. התנהגות העיוות של גיליון סגסוגת Ti-6Al-4V במהלך כיפוף בטמפרטורת החדר וגלגול נותחה באופן השוואתי. התוצאות מראות שרדיוס הכיפוף המינימלי של בדיקת כיפוף קיפול המטוטלת ובדיקת כיפוף V-die הוא 9 מ"מ, בעוד שרדיוס הכיפוף המינימלי של הצורה המגולגלת הוא 7.51 מ"מ, המהווה עלייה של יותר מ-15%. צורות מגולגלות יכולות ליצור ממדי רדיוס קטנים יותר ויש להן פחות קפיצה מיצירת כיפוף פשוטה. הסיבה לכך היא בעיקר כי יצירת גלגול היא תהליך דפורמציה מצטבר רב-שלבי, ודפורמציה מרובה הדרגתית יכולה לעכב את הצמיחה של סדקים, ובו בזמן להפוך את העיוות של החומר לשלמה יותר מהדפורמציה הרגילה. בנוסף, פגמי הצורה המתרחשים לעתים קרובות בתהליך הגלגול של פלדה בעלת חוזק גבוה נדירים יחסית בתהליך היווצרות של סגסוגת Ti-6Al-4V. ניתן לראות שגלגול הוא פתרון תהליך מבטיח ליצירת לוחות סגסוגת טיטניום בעלות חוזק גבוה עבור חלקי מבנה תעופה ומכוניות בטמפרטורת החדר.