Els aliatges de titani s’utilitzen àmpliament en aeroespacial, mèdic, químic i molts altres camps a causa de la seva alta resistència, baixa densitat, excel·lent resistència a la corrosió i bona biocompatibilitat. Tanmateix, la forja d’aliatges de titani és un procés tècnicament difícil que comporta molts reptes. En aquest treball, discutirem detalladament les principals dificultats en el mecanitzat de forja de titani i les seves solucions.
1. Baixa conductivitat tèrmica
L’aliatge de titani té una conductivitat tèrmica baixa, només 1/7 d’acer, 1/16 d’alumini i 1/25 de coure, cosa que significa que en el procés de forja, la calor és difícil de transferir -se ràpidament, donant lloc a una acumulació ràpida de calor a la zona de tall, fent que l’eina i moriu per resistir a temperatures extremadament altes, desgast accelerat i fins i tot un fracàs. A més, les temperatures elevades poden danyar la integritat superficial de les parts d’aliatge de titani, donant lloc a una precisió geomètrica reduïda i, en casos greus, enduriment del treball, que pot afectar la seva força de fatiga.
Solució:
Utilitzeu materials d’eines d’alt rendiment, com el carbur i la ceràmica, per millorar la resistència i la resistència al desgast de l’eina.
Utilitzeu el refrigerant per refrigerar adequat per reduir la temperatura a la zona de tall i minimitzar la acumulació de calor.
Optimitzar els paràmetres del procés de forja, com reduir la velocitat de tall i augmentar la velocitat d’alimentació, per reduir el desgast d’eines i millorar l’eficiència del mecanitzat.
2. Mòdul baix d’elasticitat
L’aliatge de titani té un mòdul relativament baix d’elasticitat i és propens a la deformació elàstica durant la forja, sobretot quan es processen parts de paret fina o en forma d’anell, aquest problema és més destacat. A causa de la forta capacitat de deformació plàstica de l'aliatge de titani, quan el material de la peça està sotmès a força externa, la deformació local pot superar el rang elàstic, donant lloc a una deformació plàstica. Aquesta deformació plàstica no només augmentarà la pressió de tall, sinó que el fenomen de rebot "elàstic" de la peça s'intensifica, augmentarà encara més la fricció entre l'eina i la peça, donant lloc a una eficiència de tall reduïda i la vida de l'eina.
Solució:
L’ús de la tecnologia de mecanitzat d’ultrasons i altres mètodes de mecanitzat nous, per tal de reduir el temps de contacte entre l’eina i la peça, per ampliar la vida de l’eina.
Optimitzar els paràmetres del procés de forja, com ara reduir la velocitat de tall, augmentar la velocitat d’alimentació, etc., per reduir el desgast d’eines i millorar l’eficiència del mecanitzat.
3. Característiques d’adhesió i altes vibracions
L’aliatge de titani té una forta afinitat per l’eina, i és fàcil produir adhesió amb l’eina durant el procés de tall, formant xips contínues i interferint amb el procés de tall, que pot provocar danys de l’eina en casos greus. A més, les altes característiques de vibració del procés de mecanitzat d’aliatge de titani són també un factor desestabilitzador important, no només agreuja el desgast de l’eina, sinó que afecta greument la precisió del mecanitzat i la qualitat de la superfície.
Solució:
Utilitzeu materials d’eines d’alt rendiment, com el carbur i la ceràmica, per millorar la resistència i la resistència al desgast de l’eina.
Adopteu nous mètodes de mecanitzat com ara la tecnologia de mecanitzat d’ultrasons per reduir el temps de contacte entre l’eina i la peça i ampliar la vida de l’eina.
4. Detalls
El procés de forja d’aliatge de titani també ha de parar atenció a alguns detalls. Per exemple, la composició química i la microestructura de les matèries primeres d’aliatge de titani s’han de controlar estrictament abans de forjar per evitar l’existència d’inclusions, porositat i altres defectes; El procés de forja s’ha de controlar estrictament per la temperatura de calefacció i el temps de conservació de la calor, per evitar un sobreescalfament o un fenomen de sobrecobriment; La forja s’ha de dur a terme de manera puntual després del tractament tèrmic per tal d’eliminar l’estrès residual i millorar les propietats mecàniques del material.
Solució:
Controleu estrictament la composició química i la microestructura de les matèries primeres d’aliatge de titani.
Controleu estrictament la temperatura de calefacció i el temps de retenció per evitar que es produeixi un sobreescalfament o un fenomen sobreeixit.
Realitzeu el tractament tèrmic a temps després de forjar per eliminar l’estrès residual i millorar les propietats mecàniques del material.
El processament de forja d’aliatge de titani és un procés tècnicament difícil que comporta diverses dificultats com ara una conductivitat tèrmica baixa, un mòdul baix d’elasticitat, adhesió i característiques de vibracions elevades. Per superar aquestes dificultats, la indústria ha explorat una sèrie d’estratègies de solució efectives i mitjans tècnics. Mitjançant l’ús de materials d’eines d’alt rendiment, l’optimització dels paràmetres del procés de forja, l’ús de mètodes de refrigerant i nous, així com un control estricte dels detalls del procés de forja, pot millorar eficaçment l’eficiència i la qualitat del processament de forja d’aliatge de titani.
