Antes de compreender o processo de forjamento, é necessário primeiro compreender as propriedades únicas das ligas de titânio, que determinam a dificuldade e a especificidade do seu forjamento.
1.Alta resistência específica (relação resistência/densidade): A resistência das ligas de titânio é próxima à de certos aços, mas sua densidade é de apenas 60% da do aço, que é sua vantagem mais importante.
2. Bom desempenho-em altas temperaturas: ainda pode manter alta resistência a 400-550 graus C, enquanto a resistência da liga de alumínio diminuirá drasticamente acima de 200 graus.
3. Forte resistência à corrosão: A superfície é propensa a formar uma película de óxido densa e estável, que possui excelente resistência à corrosão na atmosfera, água do mar e vários meios químicos.
4. Alta atividade química: Este é o principal desafio do forjamento. Em altas temperaturas (especialmente acima de 800 graus C), o titânio reage com o oxigênio, nitrogênio e hidrogênio do ar.
Absorção de oxigênio: A formação de uma película de óxido dura e quebradiça (Caixa) na superfície pode reduzir a resistência à fadiga e a tenacidade das peças.
Absorção de hidrogênio: pode causar fragilização por hidrogênio, levando a uma diminuição na plasticidade do material.
5. Má condutividade térmica: A condutividade térmica do titânio é cerca de 1/5 da do aço e 1/15 da do alumínio. Isto leva a uma grande diferença de temperatura entre o interior e o exterior do tarugo durante o aquecimento do forjamento, o que facilmente gera estresse térmico; Durante a deformação do forjamento, o calor não é facilmente dissipado, resultando em superaquecimento local que pode se concentrar na zona de deformação e exceder a temperatura de forjamento permitida.
6. Alta resistência à deformação e estreita faixa de plasticidade: As ligas de titânio têm alta resistência à temperatura ambiente e são difíceis de deformar. Seu forjamento deve ser realizado dentro de uma faixa específica de temperatura. Se a temperatura for muito alta, causará grãos grossos (fragilidade) ou queima excessiva. Se a temperatura for muito baixa, causará um aumento acentuado na resistência à deformação e poderá rachar.
O forjamento de ligas de titânio geralmente segue as seguintes etapas principais:
1. Corte de materiais
Normalmente, uma serra de fita ou torno é usado para cortar para garantir que a face final esteja plana, livre de rebarbas e rachaduras, a fim de evitar a propagação de rachaduras durante o aquecimento e o forjamento.
2. Aquecimento
Este é o processo de preparação mais crucial.
Temperatura de aquecimento: determinada estritamente de acordo com o grau da liga. Normalmente, é forjado a 20-50 graus C abaixo do ponto de transição de fase (T) (na zona +) ou acima de T (na zona). A faixa de temperatura de forjamento para ligas comumente usadas como TC4 (Ti-6Al-4V) é de aproximadamente 900-950 graus C.
3. Equipamento de aquecimento: Devem ser utilizados fornos elétricos ou fornos com proteção a gás. Priorize a recomendação de fornos de atmosfera controlada ou fornos a vácuo para minimizar a poluição por gases. Se for usado um forno de resistência regular, uma atmosfera levemente oxidante deve ser mantida dentro do forno para evitar uma atmosfera redutora (para evitar a hidrogenação).
4.Tempo de aquecimento: determinado de acordo com o tamanho do tarugo, garantindo temperatura uniforme dentro e fora do tarugo. Devido à baixa condutividade térmica, o tempo de aquecimento é geralmente maior que o do aço.
