Les alliages de titane sont largement utilisés dans les champs aérospatiaux, médicaux, chimiques et autres en raison de leur forte résistance, de leur faible densité, de leur excellente résistance à la corrosion et de leur bonne biocompatibilité. Cependant, forger des alliages de titane est un processus techniquement exigeant impliquant de nombreux défis. Cet article discutera en détail des difficultés et des solutions clés de la forge en alliage en titane.
1. Conductivité thermique faible
Les alliages de titane ont une faible conductivité thermique, seulement 1/7 celle de l'acier, 1/16 celle de l'aluminium et 1/25 celle du cuivre. Cela signifie que la chaleur ne peut pas être transférée rapidement pendant le processus de forgeage, provoquant une accumulation de chaleur rapide dans la zone de coupe. Il en résulte des températures extrêmement élevées pour les outils et les matrices, l'accélération de l'usure et même de l'échec. De plus, des températures élevées peuvent endommager l'intégrité de la surface des pièces en alliage de titane, ce qui réduit la précision géométrique. Dans les cas graves, un durcissement des travaux peut survenir, compromettant la force de fatigue.
Solution:
Utilisez des matériaux d'outils à haute performance, tels que le carbure et la céramique cimentés, pour améliorer la résistance et la résistance à l'usure à haute température de l'outil.
Utilisez un liquide de refroidissement suffisant pour réduire la température dans la zone de coupe et minimiser l'accumulation de chaleur.
Optimiser les paramètres de processus de forgeage, tels que la réduction des vitesses de coupe et l'augmentation des taux d'alimentation, pour réduire l'usure des outils et améliorer l'efficacité de l'usinage.
2. Module élastique bas
Les alliages de titane ont un module élastique relativement faible, les rendant sensibles à la déformation élastique pendant le forgeage. Ce problème est particulièrement important lors de l'usinage des pièces à parois minces ou annulaires. Étant donné que les alliages de titane ont une forte capacité de déformation plastique, lorsque la pièce est soumise à des forces externes, la déformation locale peut dépasser la plage élastique, entraînant une déformation plastique. Cette déformation plastique augmente non seulement la pression de coupe et exacerbe le phénomène de rejet "élastique" de la pièce, mais augmente également encore la friction entre l'outil et la pièce, réduisant l'efficacité de coupe et la durée de vie de l'outil.
Solution:
Utilisez de nouvelles méthodes d'usinage telles que l'usinage à ultrasons pour réduire le temps de contact des travaux d'outils et prolonger la durée de vie de l'outil.
Optimiser les paramètres du processus de forge
Les alliages de titane ont une forte affinité pour les outils de coupe, provoquant facilement l'adhésion pendant la coupe, entraînant des puces continues qui interfèrent avec le processus de coupe et, dans des cas graves, peuvent entraîner des dommages à l'outil. En outre, les caractéristiques élevées de vibrations de l'usinage en alliage de titane sont un facteur de déstabilisation majeur, non seulement augmentant l'usure des outils, mais impactant également de manière significative la précision de l'usinage et la qualité de surface.
Solution:
Utilisez des matériaux d'outils à haute performance, tels que le carbure cimenté et la céramique, pour améliorer la résistance aux outils aux températures élevées et à l'usure.
Utilisez de nouvelles méthodes d'usinage, telles que l'usinage à ultrasons, pour réduire le temps de contact des travaux d'outils et prolonger la durée de vie de l'outil.
4. Détails
Le processus de forgeage en alliage en titane nécessite une attention particulière à plusieurs détails. Par exemple, la composition chimique et la microstructure de la matière première en alliage du titane doivent être strictement contrôlées avant de forger pour éviter les défauts tels que les inclusions et les pores. Pendant le forgeage, la température de chauffage et le temps de maintien doivent être strictement contrôlées pour éviter la surchauffe ou la surchauffe. Le traitement thermique doit être effectué rapidement après le forgeage pour éliminer la contrainte résiduelle et améliorer les propriétés mécaniques du matériau.
Solution:
La composition chimique et la microstructure de la matière première en alliage du titane doivent être strictement contrôlées. Contrôler strictement la température de chauffage et le temps de maintien pour éviter la surchauffe ou la surchauffe.
Effectuer un traitement thermique rapidement après avoir forgé pour éliminer la contrainte résiduelle et améliorer les propriétés mécaniques du matériau.
Forger des alliages de titane est un processus techniquement difficile, impliquant de multiples défis tels que la faible conductivité thermique, le module élastique faible, l'adhésion et les caractéristiques élevées de vibrations. Pour surmonter ces difficultés, l'industrie a exploré une série de stratégies efficaces et de solutions techniques. En adoptant des matériaux d'outils à haute performance, en optimisant des paramètres de processus de forge, en utilisant des refroidisseurs et des méthodes d'usinage innovantes, et en contrôlant strictement les détails pendant le processus de forgeage, l'efficacité et la qualité du forgeage des alliages de titane peuvent être efficacement améliorées.
La société possède des lignes de production nationales de transformation en titane, notamment:
Ligne de production de tubes en titane à imprécision d'allemand (capacité de production annuelle: 30 000 tonnes);
Ligne de roulement en feuille de titane de technologie japonaise (le plus mince à 6 μm);
Ligne d'extrusion continue de la tige de titane entièrement automatisée;
Moulin à plaque de titane et moulin à finition de titane intelligent;
Le système MES permet le contrôle numérique et la gestion de l'ensemble du processus de production, atteignant une précision dimensionnelle du produit de ± 0,01 μm.
