Todo o processo de forjamento de ligas de titânio com precisão

O forjamento de precisão de ligas de titânio é um processo eficiente de conformação quase final. Ele aborda os pontos problemáticos das propriedades difíceis de usinar e da baixa utilização de material deligas de titânio, reduz as tolerâncias de usinagem e melhora a precisão dimensional e a estabilidade das propriedades mecânicas das peças. Comparado com o forjamento convencional, este processo impõe requisitos de controle mais rígidos de temperatura, matrizes, parâmetros de deformação, lubrificação e proteção. O nível de processo completo determina diretamente a qualidade e a confiabilidade do serviço das peças forjadas.

 

 

1. Matérias-primas e pré-tratamento de tarugos

São adotados três tempos VAR (Vacuum Arc Remelting). Um controle rigoroso é exercido sobre o grau de vácuo, taxa de fusão, composição química e teor de oxigênio para eliminar defeitos internos. Os tarugos são cortados com serra, retificados e decapados com precisão para remover defeitos superficiais. Grãos originais uniformes e finos são necessários para garantir a microestrutura estável das peças forjadas.

 

2. Projeto e pré-tratamento da matriz

É selecionado aço para molde para trabalho a quente resistente a altas temperaturas e ao desgaste. A cavidade da matriz é projetada com um ângulo de inclinação de 3 graus a 5 graus e raios de filete não inferiores a 5 mm, e a superfície da cavidade é retificada. As matrizes são pré-aquecidas a 250-350 graus. A geometria da cavidade e a folga de fechamento da matriz são verificadas antes da produção para evitar aderência da matriz, rachaduras por choque frio e defeitos de enchimento.

 

3. Seleção de Equipamentos

São implantadas prensas hidráulicas de alta precisão de 2.500 t ou mais, com velocidade de prensagem de 50-100 mm/s e desvio de espessura de parede de peças forjadas menor ou igual a 1 mm. O monitoramento on-line de pressão, deslocamento e temperatura é equipado para realizar o controle de circuito fechado dos parâmetros do processo e garantir a precisão estável das peças forjadas produzidas em massa.

 

 

1. Controle de temperatura de aquecimento

O forjamento segmentado é realizado de acordo com as características de transformação de fase das ligas de titânio: o forjamento é realizado na região de fase para quebrar grãos grossos; o forjamento de acabamento é concluído na região + de duas fases para equilibrar a plasticidade e as propriedades relacionadas à microestrutura e restringir o engrossamento dos grãos e a deterioração da tenacidade. A flutuação da temperatura do tarugo é controlada dentro de ±20 graus para evitar superaquecimento ou aquecimento insuficiente.

 

2. Procedimentos de aquecimento e retenção

Um esquema de aquecimento lento em vários estágios é aplicado para evitar a trinca do tarugo induzida pela tensão do gradiente térmico. Depois de atingir a temperatura de forjamento, os tarugos são mantidos de acordo com sua espessura para obter temperatura e amolecimento uniformes na espessura. O aquecimento livre de oxidação sob condições de vácuo ou atmosfera inerte é adotado para mitigar a oxidação e a absorção de hidrogênio, de modo a evitar que as camadas alfa prejudiquem a precisão do forjamento e a resistência à corrosão.

 

 

1. Estratégia de Deformação de Forjamento em Vários Estágios

Um modo de formação de três etapas de "pré-formação por sopro leve - preenchimento de cavidade por sopro pesado - dimensionamento de retenção de pressão" é adotado para compactar os poros e garantir a densificação e a precisão dimensional. O forjamento multicalor é aplicado para componentes de paredes espessas com formatos especiais. A deformação por calor varia de 50% a 80%, e a deformação total excede 70%. O recozimento intermediário é implementado para refinar os grãos e aliviar o estresse. Forjados de precisão convencionais realizam conformação quase perfeita com tolerâncias menores ou iguais a 0,1 mm e tolerâncias de usinagem reduzidas.

 

2. Lubrificação em alta temperatura e tecnologia antiaderente

As ligas de titânio tendem a aderir às matrizes em altas temperaturas. Grafite à base de água ou lubrificantes de vidro são usados ​​para formar filmes isolantes nas superfícies dos tarugos e das matrizes, o que reduz o atrito, melhora o fluxo do metal, reduz o desgaste da superfície e o desgaste da matriz e retarda a queda de temperatura dos tarugos. A espessura uniforme do revestimento é necessária para evitar defeitos dimensionais causados ​​pelo acúmulo de lubrificante.

 

3. Monitoramento dinâmico durante a conformação

Temperatura de forjamento, pressão, velocidade de prensagem e deslocamento são monitorados durante todo o processo. O forjamento deve ser encerrado quando a temperatura dos tarugos Gr5 cair abaixo de 750 graus para evitar rachaduras em baixa temperatura e degradação da microestrutura. Defeitos como material insuficiente, dobras e rebarbas são inspecionados em tempo real e os parâmetros são ajustados dinamicamente para estabilizar a qualidade da produção em massa.

 

 

1. Controle de resfriamento graduado

Regimes de resfriamento diferenciados são aplicados a peças forjadas e matrizes: a taxa de resfriamento da matriz não deve exceder 20 graus/h; as matrizes são mantidas a 600 graus por 4 horas e resfriadas lentamente abaixo de 200 graus antes da abertura da matriz, de modo a evitar rachaduras e deformações térmicas e prolongar a vida útil da matriz. Os forjados passam por resfriamento controlado a ar a uma taxa de resfriamento de 5-10 graus/min. Isto evita a tensão residual do resfriamento rápido, bem como o engrossamento dos grãos e a degradação da resistência devido ao resfriamento lento excessivo.

 

2. Procedimentos de tratamento térmico de precisão

Os forjados são submetidos ao recozimento a vácuo para eliminar a tensão residual induzida pelo forjamento, homogeneizar e refinar a microestrutura e otimizar o desempenho de resistência-plasticidade-resistência. Para componentes de alta carga, como peças de discos aeroespaciais, é adicionado tratamento de solução e envelhecimento para aumentar a resistência, a dureza e o desempenho em fadiga. A incrustação de óxido e os lubrificantes residuais são removidos após o tratamento térmico para facilitar a usinagem subsequente e o tratamento de superfície.

 

 

Ruihang possui os maiores armazenamentos de produtos de titânio e titânio na área de Baoji. Os detalhes para compradores industriais e aeroespaciais, engenheiros e necessidades de aquisição, não hesite em contactar-nos por e-mail:Sam.Rui@bjrh-titanium.com