Qual é a formação superplástica das folhas de titânio?

Folhas de liga de titânioapresentam baixa plasticidade à temperatura ambiente e são difíceis de formar. Os métodos tradicionais de conformação muitas vezes enfrentam problemas como processos complexos, custos elevados e dificuldade em garantir a precisão das peças. O surgimento da tecnologia de conformação superplástica para chapas de liga de titânio mudou completamente esta situação. Ao aproveitar a extraordinária plasticidade dos materiais sob condições específicas, permite a formação integrada de precisão de componentes complexos, abrindo novos caminhos para a ampla aplicação de ligas de titânio.

I.Qual é o princípio fundamental da formação superplástica?

Ele utiliza as características de materiais metálicos-"alongamento-ultra-alto, sem estrangulamento e baixa tensão de fluxo"-exibidos sob condições de "temperatura específica e taxa de deformação específica". A força externa é aplicada para fazer com que o material adira perfeitamente à cavidade do molde, obtendo assim peças com o formato desejado. Para folhas de liga de titânio, sua superplasticidade é geralmente ativada dentro de uma certa faixa de temperatura (geralmente 0,5-0,7 vezes a temperatura de recristalização da liga de titânio; por exemplo, a liga de titânio Gr 5 é usada principalmente em 850-950 graus) e em uma baixa taxa de deformação. O alongamento do material pode ser aumentado de menos de 20% à temperatura ambiente para várias centenas ou mesmo mais de mil por cento, proporcionando reserva plástica suficiente para a formação de estruturas complexas.

II.Quais são as principais tecnologias de formação de superplásticos?

A conformação superplástica de folhas de liga de titânio é centrada na conformação por pressão de ar, conformação a vácuo e conformação por prensagem. Cada processo é adaptado a diferentes cenários com base em suas características, sendo as informações principais as seguintes:

1. Formação de pressão de ar

A tecnologia mais utilizada usa gases inertes, como o argônio, como meio de transmissão de força para pressionar a folha de liga de titânio superplástica de alta-temperatura contra o molde. É dividido em dois tipos: conformação por sopro e conformação por sucção:

• Formação por sopro: o gás de alta-pressão empurra a folha para se ajustar ao molde fêmea, adequado para carcaças curvas complexas, como carcaças de-motores aeronáuticos e revestimentos de aeronaves;
• Conformação por sucção: Conformação por pressão negativa com equipamentos simples e de baixo custo, adequada para produção em massa de peças de paredes finas-de pequeno e médio porte.
• Vantagens principais: Transmissão de força uniforme, prevenção de desbaste/rachaduras locais, alta qualidade de superfície e precisão dimensional das peças e moldes simples e duráveis.

2. Formação a vácuo

Uma versão otimizada de formação por pressão de ar, que utiliza pressão negativa de alto vácuo como força para formar a folha através da diferença de pressão em ambos os lados da folha, com uma pressão menor ou igual a 0,1 MPa:

• Cenários de aplicação: peças estruturais simples de paredes-finas, como refletores de antenas de naves espaciais e componentes de precisão médica;
• Principais vantagens: Conformação suave com poucos danos ao material e baixo custo do equipamento; o vácuo evita a oxidação em altas-temperaturas para garantir propriedades mecânicas; pode ser combinado com ligação por difusão para obter "junção de formação-integrada (por exemplo, peças estruturais em favo de mel multi-camadas).

3. Moldagem por prensagem

A chapa é deformada pela pressão direta dos moldes superior e inferior, muitas vezes combinada com tecnologia de conformação isotérmica (o molde e a chapa estão na mesma temperatura) para reduzir defeitos:

• Cenários de aplicação: produção em massa de peças complexas/de grande porte-de alta-precisão, como grandes estruturas de aeronaves e corpos de mísseis;
• Principais vantagens: Conformação rápida e alta eficiência, capaz de realizar estruturas complexas como saliências e nervuras; a tecnologia isotérmica evita deformações irregulares e tensões internas;
• Notas: Elevados requisitos de material e precisão do molde, resultando em altos custos de fabricação.