Le leghe di titanio sono ampiamente utilizzate in campi aerospaziali, medici, chimici e di altro tipo a causa della loro alta resistenza, bassa densità, resistenza alla corrosione eccellente e buona biocompatibilità. Tuttavia, forgiare le leghe di titanio è un processo tecnicamente impegnativo che coinvolge numerose sfide. Questo articolo discuterà in dettaglio le principali difficoltà e soluzioni nella forgiatura in lega di titanio.
1. Conducibilità termica bassa
Le leghe di titanio hanno una bassa conducibilità termica, solo 1/7 di acciaio, 1/16 quella dell'alluminio e 1/25 quella del rame. Ciò significa che il calore non può essere trasferito rapidamente durante il processo di forgiatura, causando un rapido accumulo di calore nella zona di taglio. Ciò si traduce in temperature estremamente elevate per strumenti e stampi, accelerando l'usura e persino il fallimento. Inoltre, le alte temperature possono danneggiare l'integrità superficiale delle parti in lega di titanio, riducendo l'accuratezza geometrica. Nei casi gravi, può verificarsi un indurimento del lavoro, compromettendo la resistenza alla fatica.
Soluzione:
Utilizzare materiali per strumenti ad alte prestazioni, come carburo cementato e ceramica, per migliorare la resistenza ad alta temperatura dello strumento e la resistenza all'usura.
Utilizzare un liquido di raffreddamento sufficiente per ridurre la temperatura nella zona di taglio e ridurre al minimo l'accumulo di calore.
Ottimizzare i parametri di processo di forgiatura, come la riduzione delle velocità di taglio e l'aumento delle velocità di alimentazione, per ridurre l'usura degli utensili e migliorare l'efficienza della lavorazione.
2. Modulo elastico basso
Le leghe di titanio hanno un modulo elastico relativamente basso, rendendole suscettibili alla deformazione elastica durante la forgiatura. Questo problema è particolarmente evidente quando si lavora a parti a parete sottile o anulari. Poiché le leghe di titanio hanno una forte capacità di deformazione plastica, quando il pezzo è sottoposto a forze esterne, la deformazione locale può superare l'intervallo elastico, con conseguente deformazione plastica. Questa deformazione plastica non solo aumenta la pressione di taglio e aggrava il fenomeno "elastico" di primavera del pezzo, ma aumenta ulteriormente l'attrito tra lo strumento e il pezzo, riducendo l'efficienza di taglio e la durata dello strumento.
Soluzione:
Utilizzare nuovi metodi di lavorazione come la lavorazione ad ultrasuoni per ridurre il tempo di contatto con il lavoro degli strumenti ed estendere la durata degli strumenti.
Ottimizza i parametri di processo di forgiatura, come la riduzione delle velocità di taglio e l'aumento delle velocità di alimentazione, per ridurre l'usura degli utensili e migliorare l'efficienza di lavorazione . 3. Adesione e proprietà ad alte vibrazioni
Le leghe di titanio hanno una forte affinità per gli utensili da taglio, causando facilmente l'adesione durante il taglio, con conseguenti chip continui che interferiscono con il processo di taglio e, nei casi più gravi, possono causare danni all'utensile. Inoltre, le elevate caratteristiche di vibrazione della lavorazione in lega di titanio sono un importante fattore destabilizzante, non solo aumentando l'usura degli utensili, ma che influiscono in modo significativo per l'accuratezza della lavorazione e la qualità della superficie.
Soluzione:
Utilizzare materiali per utensili ad alte prestazioni, come carburo cementato e ceramica, per migliorare la resistenza degli strumenti a temperature elevate e usura.
Utilizzare nuovi metodi di lavorazione, come la lavorazione ad ultrasuoni, per ridurre il tempo di contatto con il lavoro degli strumenti ed estendere la durata degli strumenti.
4. Dettagli
Il processo di forgiatura in lega di titanio richiede un'attenta attenzione a diversi dettagli. Ad esempio, la composizione chimica e la microstruttura della materia prima in lega di titanio devono essere strettamente controllate prima di forgiare per evitare difetti come inclusioni e pori. Durante la forgiatura, la temperatura di riscaldamento e il tempo di mantenimento devono essere strettamente controllati per evitare il surriscaldamento o il eccesso di combustione. Il trattamento termico deve essere eseguito prontamente dopo la forgiatura per eliminare lo stress residuo e migliorare le proprietà meccaniche del materiale.
Soluzione:
La composizione chimica e la microstruttura della materia prima in lega di titanio devono essere strettamente controllate. Controlla rigorosamente la temperatura di riscaldamento e il tempo di mantenimento per evitare il surriscaldamento o il eccesso di eliminare.
Eseguire il trattamento termico prontamente dopo la forgiatura per eliminare lo stress residuo e migliorare le proprietà meccaniche del materiale.
La forgiatura delle leghe di titanio è un processo tecnicamente impegnativo, che coinvolge molteplici sfide come la bassa conducibilità termica, il modulo elastico a bassa elastica, l'adesione e le caratteristiche ad alte vibrazioni. Per superare queste difficoltà, l'industria ha esplorato una serie di strategie efficaci e soluzioni tecniche. Adottando materiali per lo strumento ad alte prestazioni, ottimizzando i parametri di processo di forgiatura, utilizzando refrigeranti e metodi di lavorazione innovativi e controllando rigorosamente i dettagli durante il processo di forgiatura, l'efficienza e la qualità della forgiatura in lega di titanio possono essere efficacemente migliorate.
La società vanta le principali linee di produzione di elaborazione del titanio domestico, tra cui:
Linea di produzione di tubi in titanio di precisione importata tedesca (capacità di produzione annuale: 30.000 tonnellate);
Linea di rotolamento del foglio di titanio giapponese-tecnologia (thinnest a 6μm);
Linea di estrusione continua di titanio completamente automatizzato;
Mulino di finitura in titanio intelligente e mulino di finitura;
Il sistema MES consente il controllo e la gestione digitale dell'intero processo di produzione, raggiungendo l'accuratezza dimensionale del prodotto di ± 0,01 μm.
