Forja Verde de Titanio y Aleaciones de Titanio Utilizando Matrices SKD11 Supersaturadas con Carbono
Autores: Ishiguro, Shunsuke; Aizawa, Tatsuhiko; Funazuka, Tatsuya; Shiratori, Tomomi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Forja Verde de Titanio y Aleaciones de Titanio Utilizando Matrices SKD11 Supersaturadas con Carbono
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Carbono
Sobresaturado
Punzón SKD11
Forjado
Titanio
Endurecimiento por trabajo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
Se propuso el punzón SKD11 supersaturado en carbono como una herramienta de forjado verde, o libre de adherencia, de larga duración y de bajo consumo energético para titanio puro y aleación de beta-titanio, que funciona con baja fricción y menos endurecimiento por trabajo y sin adherencia. La reducción en el grosor se incrementó hasta un 50% para investigar el proceso de fricción en la interfaz de contacto y el comportamiento de endurecimiento por trabajo. El punzón SKD11 supersaturado en nitrógeno se utilizó como herramienta de referencia para este experimento de forjado. Se empleó un análisis de elementos finitos tridimensional para derivar la curva de regresión entre el ancho de la interfaz de contacto y el coeficiente de fricción. El coeficiente de fricción se estimó al forjar los hilos de titanio puro utilizando las curvas de regresión. El proceso de endurecimiento por trabajo se analizó mediante el mapeo de dureza en la sección transversal de los hilos forjados. El análisis SEM-EDX en la interfaz de contacto demostró que no se observó adherencia de titanio metálico fresco y residuos de óxido de titanio en la interfaz entre el punzón SKD11 supersaturado en carbono y el trabajo de titanio. En particular, el endurecimiento por trabajo se suprime sin localización de corte al forjar el beta-titanio. Finalmente, se derivó una capa uniforme de carbono del soluto de carbono supersaturado de la matriz del punzón y se forjó como una película de fricción en la interfaz de contacto para reducir la fricción y el endurecimiento por trabajo, así como suprimir la adherencia química. Esta lubricación de carbono in situ debe ser esencial en el forjado verde para calificar altamente los productos de titanio y aleaciones de titanio y prolongar la vida útil de punzones y matrices en operación práctica.
Descripción
Se propuso el punzón SKD11 supersaturado en carbono como una herramienta de forjado verde, o libre de adherencia, de larga duración y de bajo consumo energético para titanio puro y aleación de beta-titanio, que funciona con baja fricción y menos endurecimiento por trabajo y sin adherencia. La reducción en el grosor se incrementó hasta un 50% para investigar el proceso de fricción en la interfaz de contacto y el comportamiento de endurecimiento por trabajo. El punzón SKD11 supersaturado en nitrógeno se utilizó como herramienta de referencia para este experimento de forjado. Se empleó un análisis de elementos finitos tridimensional para derivar la curva de regresión entre el ancho de la interfaz de contacto y el coeficiente de fricción. El coeficiente de fricción se estimó al forjar los hilos de titanio puro utilizando las curvas de regresión. El proceso de endurecimiento por trabajo se analizó mediante el mapeo de dureza en la sección transversal de los hilos forjados. El análisis SEM-EDX en la interfaz de contacto demostró que no se observó adherencia de titanio metálico fresco y residuos de óxido de titanio en la interfaz entre el punzón SKD11 supersaturado en carbono y el trabajo de titanio. En particular, el endurecimiento por trabajo se suprime sin localización de corte al forjar el beta-titanio. Finalmente, se derivó una capa uniforme de carbono del soluto de carbono supersaturado de la matriz del punzón y se forjó como una película de fricción en la interfaz de contacto para reducir la fricción y el endurecimiento por trabajo, así como suprimir la adherencia química. Esta lubricación de carbono in situ debe ser esencial en el forjado verde para calificar altamente los productos de titanio y aleaciones de titanio y prolongar la vida útil de punzones y matrices en operación práctica.