Controle de precisão e tecnologia de remoção de incrustações de superfície de formação quente para barras de liga de titânio

Produtos-de alta qualidade impõem padrões rigorosos de precisão dimensional e qualidade de superfície. A conformação a quente pode otimizar a microestrutura dos blanks. No entanto,ligas de titânioapresentam baixa condutividade térmica, o que facilmente leva à deformação-fora-da tolerância durante o processamento. Incrustações duras e camadas quebradiças se formam na superfície em altas temperaturas. A remoção inadequada de incrustações provocará defeitos de usinagem e falha de componentes.

 

 

1. Características principais do processo de conformação a quente

Os principais processos de conformação a quente para barras de liga de titânio incluem laminação a quente, forjamento a quente multi{0}}direcional e extrusão a quente, com temperaturas de processamento variando de 850 graus a 950 graus para equilibrar a plasticidade e o desempenho da microestrutura. A deformação em alta-temperatura de ligas de titânio é sensível à temperatura, velocidade de deformação e quantidade de deformação. A baixa condutividade térmica cria uma grande diferença de temperatura entre o interior e o exterior das peças brutas, resultando em deformação irregular e subsequentes defeitos de precisão. O desgaste da matriz, a rigidez do equipamento e o resfriamento irregular agravarão ainda mais os desvios dimensionais.

 

2. Principais Defeitos de Precisão e Seus Mecanismos de Formação

Os defeitos se enquadram em duas categorias: defeitos dimensionais e defeitos de forma geométrica e posição:

• Defeitos dimensionais: diâmetro, circularidade e comprimento fora-da{1}}tolerância. Estes são causados ​​por aquecimento desigual, distribuição inadequada de redução, desgaste da matriz e retração diferencial por resfriamento. As barras convencionais possuem tolerância de diâmetro superior a ±0,1 mm, não atendendo aos padrões de montagem de precisão.
• Defeitos geométricos de forma e posição: Flexão e torção induzidas por fixação excêntrica, tensão térmica irregular e tensão de resfriamento residual. A retilineidade das barras comuns excede 1 mm/m, resultando em procedimentos-de endireitamento demorados. Para barras-de tamanho grande, a deformação interna e externa inconsistente também leva a uma microestrutura não homogênea e a uma precisão instável.

 

 

1. Regulação precisa do processo de aquecimento

O aquecimento uniforme é a base do controle de forma. Aquecimento gradiente, controle de temperatura constante dentro de ±10 graus, empilhamento vertical adequado e tempo de retenção correspondente eliminam gradientes de temperatura dentro dos espaços em branco. A atmosfera do forno com baixo potencial de oxidação é adotada para equilibrar a deformação uniforme e a qualidade da superfície.

 

2. Otimização dos Parâmetros do Processo de Conformação

Os parâmetros de deformação são combinados para diferentes processos: a pequena redução multi-passada na laminação a quente estabiliza a circularidade; o forjamento a quente multi-direcional evita flexão excêntrica; a extrusão a quente adota matrizes pré-aquecidas a 100–120 graus para evitar rachaduras. Após a otimização, a tolerância do diâmetro é controlada dentro de ±0,05 mm e a retilineidade é menor ou igual a 1 mm/m, satisfazendo os requisitos de usinagem de precisão.

 

3. Controle de precisão de resfriamento e acabamento

O resfriamento a ar e o resfriamento lento por névoa são adotados para reduzir a deformação por contração e liberar a tensão residual. O suporte ao endireitamento CNC e retificação de precisão elimina defeitos, alcançando rugosidade superficial Ra menor ou igual a 0,8 μm. Combinado com a inspeção a laser on-line para ajuste de parâmetros em-tempo real, é realizado um controle de precisão do processo em-circuito completo-fechado.

 

 

• As ligas de titânio são altamente suscetíveis à oxidação acima de 800 graus, formando três camadas de incrustações duras na superfície com uma camada frágil de contaminação alfa no lado interno. Temperaturas mais altas e tempo de retenção mais longo levam a camadas de óxido mais espessas.
• Aumenta a resistência ao corte e retificação, acelera o desgaste da ferramenta e gera defeitos de usinagem.
• A frágil camada alfa reduz drasticamente a tenacidade da superfície e a resistência à fadiga, tornando os componentes propensos a trincas por fadiga e ameaçando a segurança de equipamentos-de última geração.
• A incrustação irregular cobre defeitos do material base, causando erros de julgamento na inspeção de qualidade e diminuindo o rendimento do produto acabado.

 

 

1. Limpeza Mecânica

Os métodos incluem jateamento de areia, lixamento e polimento, adequados para tratamento em lote de incrustações espessas.

O jateamento de areia apresenta alta eficiência e poluição zero, mas não consegue remover totalmente as camadas alfa quebradiças e pode causar fissuras superficiais.

O desbaste e o polimento proporcionam uma limpeza completa e uma qualidade de superfície superior, mas sofrem com alta perda de material e baixa eficiência, aplicados apenas a barras de precisão de alta-qualidade.

 

2. Limpeza Química

A decapagem por mistura de ácido fluorídrico e ácido nítrico serve como método principal de limpeza química. Ele remove completamente as camadas alfa e de escala sem danos mecânicos e preserva bem a precisão dimensional, ideal para barras com formatos especiais-de alta precisão. As suas desvantagens residem nos elevados custos de tratamento de resíduos líquidos e nos rigorosos requisitos de protecção ambiental, exigindo instalações de purificação de apoio.

 

3. Limpeza de Compostos e Controle de Oxidação de Fontes

Cada tecnologia de limpeza tem limitações inerentes. A indústria adota amplamente um processo composto: jato de areia-de baixa pressão para remoção áspera → decapagem para limpeza fina → polimento para acabamento de superfície, equilibrando a eficiência do processamento e a qualidade da superfície.

A oxidação pode ser controlada na fonte: acabamento em baixa-temperatura de 300 a 550 graus ou aquecimento sob vácuo/atmosfera inerte para isolar o oxigênio, o que reduz os custos de limpeza subsequentes e melhora a utilização do material, minimizando a geração de incrustações.

 

 

O Grupo Ruihang produz principalmente produtos de titânio com toda a cadeia da indústria, incluindo fundição, forjamento, endireitamento, laminação, tratamento de superfície, processo de teste.Sam.Rui@bjrh-titanium.com