흑연 몰드는 열간 프레스의 중장비와 섬세한 TiAl/Ti6Al4V 적층 시트 사이의 중요한 구조적 인터페이스 역할을 합니다. 높은 열전도율과 우수한 고온 강도를 활용하는 이 몰드는 자체 변형 없이 복합 재료의 정밀한 성형, 결합 및 소결을 촉진하기 위해 30 MPa의 연속 압력을 견뎌냅니다.
핵심 유용성 흑연 몰드는 단순한 용기 이상의 역할을 합니다. 능동적인 전달 매체입니다. 주요 역할은 원시 유압을 시트 표면 전체에 걸쳐 균일하고 등압과 유사한 압력으로 변환하여 성공적인 확산 결합에 필요한 밀접한 층간 접촉을 보장하는 것입니다.
하중 하에서의 구조적 무결성
극한 압력 견디기
열간 압축의 주요 과제는 엄청난 힘을 가하는 동안 형상을 유지하는 것입니다.
흑연 몰드는 30 MPa의 하중 하에서 구조적 강성을 유지하는 능력 때문에 선택됩니다. 연화되거나 뒤틀릴 수 있는 일반적인 금속 몰드와 달리 흑연은 티타늄 합금 처리에 필요한 높은 온도에서도 강도를 유지합니다.
열전도율 및 안정성
TiAl 및 Ti6Al4V 처리는 정밀한 열 관리가 필요합니다.
흑연의 높은 열전도율은 열이 가열 요소에서 적층 시트로 효율적이고 균일하게 전달되도록 보장합니다. 이는 복합층 내의 불균일한 결합 또는 내부 응력을 유발할 수 있는 열 구배를 방지합니다.
소결 메커니즘
균일한 압력 전달
적층 시트의 경우 전체 표면적에 걸쳐 균일하게 압력을 가해야 합니다.
흑연 몰드는 압력 전달 매체 역할을 하여 유압 실린더에서 시편으로 수직으로 힘을 전달합니다. 이러한 균일성은 보이드 제거와 TiAl 및 Ti6Al4V 층이 응집력 있는 단위로 형성되도록 하는 데 중요합니다.
층간 접촉 촉진
공정의 최종 목표는 서로 다른 금속 층 간의 확산 결합입니다.
변형 없이 높은 압력을 유지함으로써 몰드는 층을 밀접하게 접촉하도록 강제합니다. 이러한 근접성은 TiAl 및 Ti6Al4V 재료 간의 원자 확산을 허용하여 완전히 소결된 고강도 복합 재료를 생성합니다.
운영상의 절충점
진공 요구 사항
흑연은 기계적으로 견고하지만 고온에서 산소와 화학적으로 반응합니다.
흑연 몰드를 효과적으로 사용하려면 열간 압축 공정이 진공 환경 내에서 수행되어야 합니다. 이 보호 없이는 흑연이 빠르게 산화되고 분해되어 티타늄 시트를 오염시킬 수 있습니다.
소모성 특성
흑연 몰드는 일반적으로 이 공정에서 소모품으로 간주됩니다.
강도에도 불구하고 높은 열 순환과 기계적 마찰의 조합으로 인해 결국 마모가 발생합니다. 빌렛에 우수한 치수 안정성을 제공하지만 저온 응용 분야에 사용되는 재사용 가능한 초합금 몰드에 비해 수명이 제한적입니다.
목표에 맞는 올바른 선택
TiAl/Ti6Al4V 적층재의 열간 압축 공정을 최적화하려면 다음 우선 순위를 고려하십시오.
- 소결이 주요 초점인 경우: 소결 주기 동안 30 MPa 압력을 유지하기 위해 금형 설계가 분말 또는 시트의 특정 수축률을 고려하도록 하십시오.
- 기하학적 정밀도가 주요 초점인 경우: 고밀도 흑연 등급을 사용하여 금형 마모 및 마찰을 최소화하여 최종 적층재가 의도한 정확한 거시적 모양을 유지하도록 하십시오.
흑연 몰드는 열과 압력 하에서 강성을 유지함으로써 고급 복합 재료 제조에 필요한 제어된 환경으로 원시 힘을 변환합니다.
요약 표:
| 특징 | 열간 압축에서의 역할 |
|---|---|
| 압력 내성 | 고온에서 변형 없이 30 MPa 하중을 견딤 |
| 열전도율 | 내부 응력 방지를 위해 균일한 열 분포 보장 |
| 압력 전달 | 유압을 균일한 표면 압력으로 변환하여 결합 |
| 구조적 무결성 | 소결 중 적층재의 기하학적 정밀도 유지 |
| 환경 요구 사항 | 흑연 산화 및 오염 방지를 위해 진공 필요 |
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