As ligas de titânio são elogiadas como "metais espaciais" e "metais oceânicos" devido à sua alta resistência, baixa densidade, resistência a altas-temperaturas e excelente resistência à corrosão. Eles são os materiais preferidos em áreas-de ponta, como aeroespacial, marítima e implantes médicos. No entanto, a alta reatividade química, a grande resistência à deformação, a baixa condutividade térmica e a estreita janela de plasticidade das ligas de titânio também as tornam um dos metais mais difíceis de forjar. Para criar produtos de alta-qualidade e transformá-los em componentes de precisão com excelente desempenho, é essencial o controle preciso dos quatro processos principais a seguir.
Processo principal um: pré-tratamento -- produção de matérias-primas de alta qualidade
O processamento preparatório cuidadoso é a base para garantir a qualidade das peças forjadas finais, que inclui principalmente dois aspectos:
1. Seleção e inspeção de matérias-primas: Os lingotes de liga de titânio são geralmente obtidos por meio de refusão a arco a vácuo (VAR). Antes do forjamento são necessários testes rigorosos de sua composição química e macro e microestruturas para garantir que não haja inclusões, segregações ou outros defeitos.
2. Florescimento e pré-formação: O enorme lingote fundido precisa primeiro passar por um processo de forjamento de florescimento. O objetivo não é moldá-lo diretamente, mas quebrar a estrutura fundida grosseira, refinar a microestrutura, compactar defeitos internos e, preliminarmente, melhorar suas propriedades mecânicas. Em seguida, ele é processado em barras de tamanho-preciso e finamente acabadas ou em tarugos pré-formados (chamados de 'pré-formação') por meio de métodos como laminação, recalque ou extrusão, em preparação para forjamento de matriz de precisão subsequente.
Resumo: Sem matérias-primas uniformes e refinadas, todos os acabamentos subsequentes são apenas um castelo no ar. O núcleo do processamento preparatório reside em 'quebrar' e 'estabelecer' - quebrar a estrutura fundida grosseira e estabelecer um fluxo de forjamento uniforme e refinado.
Processo Central Dois: Controle de Processo Térmico – Agarrando a Linha de Vida
A temperatura é a “tábua de salvação” do forjamento de ligas de titânio. Sua janela de processo é extremamente estreita e o controle de temperatura pode ser descrito como “perder um milímetro, enganar mil milhas”.
1. Temperatura de aquecimento: O forjamento deve ser feito abaixo do ponto de transformação de fase / (excluindo forjamento). Se a temperatura for muito baixa, a resistência à deformação é enorme e é provável que ocorram rachaduras; se a temperatura for muito alta (especialmente após entrar na região de fase), os grãos ficarão grosseiros drasticamente (conhecido como "fragilidade"), levando a um sério declínio no desempenho da peça forjada. Normalmente, a faixa de temperatura de forjamento é uma faixa estreita de 50-150 graus abaixo do ponto de transformação de fase.
2. Método de aquecimento: Um forno elétrico deve ser usado e aquecido sob proteção de gás inerte ou ar com pressão levemente positiva para evitar oxidação e absorção (especialmente de oxigênio, nitrogênio e hidrogênio); caso contrário, uma "camada de fragilização" dura e quebradiça se formará na superfície, afetando gravemente o desempenho à fadiga.
3. Tempo de espera: Deve ser calculado com precisão para garantir que as peças sejam aquecidas adequadamente, sem superaquecimento, para evitar o crescimento de grãos. A essência central: “Precisão” e “Proteção”. O controle preciso da faixa de temperatura e a prevenção rigorosa da contaminação por gases são pré-requisitos para a obtenção da estrutura microscópica ideal.
Processo Central Três: Processo de Deformação
Este é o processo central do forjamento, onde a força mecânica é usada para moldar o metal através do fluxo, alterando fundamentalmente sua estrutura interna.
1. Métodos de deformação: incluem principalmente forjamento livre (usado para moldagem e produção de tarugos grandes) e forjamento em matriz (usado para produzir peças de alto-desempenho com formas complexas e dimensões precisas). O forjamento em matriz isotérmica e o forjamento em matriz a quente são processos avançados para formação de precisão de ligas de titânio, onde o molde é aquecido a uma temperatura próxima à da peça bruta, reduzindo significativamente a resistência à deformação e o efeito de resfriamento da superfície, tornando-o adequado para forjar componentes complexos de paredes finas-.
2. Quantidade de deformação (taxa de forjamento): Uma quantidade suficiente de deformação é fundamental para refinar grãos, curar poros e otimizar linhas de fluxo. A deformação insuficiente resulta numa melhoria mínima da estrutura; deformação excessiva ou inadequada pode causar faixas de cisalhamento internas ou rachaduras. Normalmente, é necessário forjar em “múltiplos estágios de aquecimento”, onde a direção de deformação é alterada sucessivamente para garantir uniformidade na estrutura.
3. Taxa de deformação: As ligas de titânio são sensíveis às taxas de deformação. Taxas mais altas aumentam a resistência à deformação e ao calor de deformação, o que pode causar superaquecimento local; taxas mais baixas favorecem o fluxo plástico e a recristalização. As prensas hidráulicas são mais adequadas para a conformação precisa de ligas de titânio do que os martelos devido às suas características estáveis e lentas. Resumo principal: A unidade de 'controle de forma' e 'controle de propriedades'. Não é apenas necessário moldar o metal na forma desejada, mas também criar uma microestrutura de alto-desempenho fina, uniforme e com fluxo razoável por meio do controle preciso dos parâmetros de deformação.
Processo Central Quatro: Tratamento Térmico e Processamento Subsequente As peças forjadas não são os produtos finais; devem passar por tratamento térmico para estabilizar e otimizar seu desempenho.
1. Recozimento: Este é o processo de tratamento térmico mais comumente utilizado, com o objetivo de eliminar tensões internas, estabilizar a microestrutura e obter a melhor combinação de resistência e plasticidade. Dependendo dos diferentes graus e aplicações, pode ser utilizado recozimento simples, recozimento de recristalização ou recozimento duplo.
2. Envelhecimento por Tratamento de Solução (STA): Para ligas de titânio do tipo - (como TC4/Ti-6Al-4V), esse processo pode aumentar significativamente a resistência. Primeiro, aqueça abaixo do ponto de transformação de fase para tratamento em solução, resfrie rapidamente (têmpera) até uma fase metaestável e depois envelheça para precipitar as fases de fortalecimento.
3. Processamento termo-mecânico (TMP): integra tratamento térmico e processos de deformação, representando tecnologia-de ponta para melhorar ainda mais o desempenho abrangente das ligas de titânio.
4. Processamento subsequente: Após o tratamento térmico, usinagem CNC, tratamento de superfície e outros processos são necessários para remover camadas de óxido de superfície e camadas de defeito, atingir dimensões finais e introduzir tensão de compressão de superfície para melhorar a vida útil da fadiga. Essência Central: "Ajuste" e "Aprimoramento". Através do tratamento térmico, o potencial dos materiais é liberado e as propriedades mecânicas finais são ajustadas para atender totalmente aos rigorosos requisitos de uso. Em resumo, o forjamento de liga de titânio é uma tarefa de engenharia de sistema extremamente complexa. Os quatro processos principais estão interligados e complementares: o tratamento preparatório é a base, os processos térmicos são a tábua de salvação, os processos de deformação são o núcleo e o tratamento térmico é a garantia. Somente controlando meticulosamente esses quatro processos é que o extraordinário potencial da liga de titânio, conhecido como o “metal do futuro”, pode ser totalmente liberado e produzir produtos excelentes que apoiam o vôo e a navegação.
Shaanxi Hangyu Nonferrous Metal Processing Co., Ltd. foi fundada em dezembro de 2005. É uma empresa de produção em grande-escala especializada em titânio, conhecida como a "Capital do Titânio da China". É também uma empresa importante na indústria de titânio em Baoji e uma grande fonte de processamento que cobre toda a cadeia industrial. O capital social é de 70 milhões de yuans, com área fabril de 12.000 m² e área de escritórios de 6.000 m². Atualmente, a empresa possui mais de 300 conjuntos de equipamentos de produção-de ponta, possui qualificação de confidencialidade de nível três, é uma empresa nacional de alta-tecnologia e é uma empresa de demonstração para integração militar-civil na província de Shaanxi, com 13 patentes de produtos principais. Foi premiado com a unidade de crédito de grau AAAAA. Para qualquer problema com material de titânio, você pode entrar em contato conosco a qualquer momento. Fornecemos cotações rápidas, prazos curtos e alta qualidade. Esperamos ter a oportunidade de lhe oferecer um serviço de qualidade.
