Aliajele de titan sunt utilizate pe scară largă în aerospațială, medicală, chimică și multe alte câmpuri, datorită rezistenței lor ridicate, a densității mici, a rezistenței excelente la coroziune și a unei bune biocompatibilitate. Cu toate acestea, forjarea aliajelor de titan este un proces dificil din punct de vedere tehnic care implică multe provocări. În această lucrare, vom discuta în detaliu principalele dificultăți în prelucrarea de forjare a aliajului de titan și soluțiile acestora.
1. Conductivitate termică scăzută
Aliajul de titan are o conductivitate termică scăzută, doar 1/7 de oțel, 1/16 de aluminiu și 1/25 de cupru, ceea ce înseamnă că, în procesul de forjare, căldura este dificil de transferat rapid, rezultând acumularea rapidă de căldură în zona de tăiere, ceea ce face ca sculerul și să meargă să reziste la temperaturi extrem de ridicate, o uzură accelerată și chiar eșecul. În plus, temperaturile ridicate pot deteriora integritatea de suprafață a părților din aliaj de titan, ceea ce duce la o precizie geometrică redusă și, în cazuri severe, la întărirea muncii, ceea ce le poate afecta puterea de oboseală.
Soluţie:
Utilizați materiale de scule de înaltă performanță, cum ar fi carbură și ceramică, pentru a îmbunătăți rezistența la temperatură ridicată a instrumentului și rezistența la uzură.
Utilizați lichid de răcire pentru o răcire adecvată pentru a reduce temperatura în zona de tăiere și a minimiza acumularea de căldură.
Optimizați parametrii procesului de forjare, cum ar fi reducerea vitezei de tăiere și creșterea vitezei de alimentare, pentru a reduce uzura sculei și pentru a îmbunătăți eficiența prelucrării.
2. Modul scăzut de elasticitate
Aliajul de titan are un modul relativ scăzut de elasticitate și este predispus la deformarea elastică în timpul forjării, în special atunci când se prelucrează părți cu pereți subțiri sau în formă de inel, această problemă este mai proeminentă. Datorită capacității puternice de deformare plastică a aliajului de titan, atunci când materialul piesei este supus forței externe, deformarea locală poate depăși intervalul elastic, ceea ce duce la deformarea plastică. Această deformare plastică nu numai că va crește presiunea de tăiere, se intensifică fenomenul de revenire „elastic”, va crește și mai mult frecarea dintre instrument și piesa de prelucrat, ceea ce duce la reducerea eficienței de tăiere și a duratei de viață a sculei.
Soluţie:
Utilizarea tehnologiei de prelucrare cu ultrasunete și a altor noi metode de prelucrare, pentru a reduce timpul de contact între instrument și piesa de lucru, pentru a prelungi durata de viață a instrumentului.
Optimizați parametrii procesului de forjare, cum ar fi reducerea vitezei de tăiere, creșterea vitezei de alimentare, etc., pentru a reduce uzura sculei și pentru a îmbunătăți eficiența prelucrării.
3. Caracteristici de adeziune și vibrații ridicate
Aliajul de titan are o afinitate puternică pentru instrument și este ușor să produceți aderență cu instrumentul în timpul procesului de tăiere, formând jetoane continue și interferarea cu procesul de tăiere, ceea ce poate duce la deteriorarea sculei în cazuri grave. În plus, caracteristicile ridicate de vibrație ale procesului de prelucrare a aliajului de titan sunt, de asemenea, un factor de destabilizare major, nu numai că agravează uzura sculei, dar afectează serios și precizia prelucrării și calitatea suprafeței.
Soluţie:
Utilizați materiale de instrumente de înaltă performanță, cum ar fi carbură și ceramică, pentru a îmbunătăți rezistența la temperatură ridicată a instrumentului și rezistența la uzură.
Adoptați noi metode de prelucrare, cum ar fi tehnologia de prelucrare cu ultrasunete pentru a reduce timpul de contact între instrument și piesa de prelucrat și prelungirea duratei de viață a instrumentului.
4. Detalii
Procesul de forjare a aliajului de titan trebuie, de asemenea, să acorde atenție unor detalii. De exemplu, compoziția chimică și microstructura materiilor prime din aliaj de titan trebuie controlate strict înainte de a forța pentru a evita existența incluziunilor, porozității și a altor defecte; Procesul de forjare trebuie controlat strict de temperatura de încălzire și de timpul de conservare a căldurii, pentru a evita supraîncălzirea sau suprasolicitarea fenomenului; Forjarea trebuie efectuată în timp util după tratamentul termic pentru a elimina stresul rezidual și pentru a îmbunătăți proprietățile mecanice ale materialului.
Soluţie:
Controlați strict compoziția chimică și microstructura materiilor prime din aliaj de titan.
Controlați strict temperatura de încălzire și timpul de menținere pentru a evita apariția fenomenului supraîncălzit sau suprasolicitare.
Efectuați tratamentul termic în timp, după ce forjarea pentru a elimina stresul rezidual și pentru a îmbunătăți proprietățile mecanice ale materialului.
Prelucrarea de forjare a aliajului de titan este un proces dificil din punct de vedere tehnic, care implică o serie de dificultăți, cum ar fi conductivitatea termică scăzută, modulul scăzut de elasticitate, aderență și caracteristici de vibrație ridicată. Pentru a depăși aceste dificultăți, industria a explorat o serie de strategii de soluție eficiente și mijloace tehnice. Prin utilizarea materialelor cu instrumente de înaltă performanță, optimizarea parametrilor procesului de forjare, utilizarea de lichid de răcire și metode de prelucrare noi, precum și controlul strict al detaliilor procesului de forjare, poate îmbunătăți eficient eficiența și calitatea procesării de forjare a aliajului de titan.
