El titani i els seus aliatges posseeixen nombroses propietats excepcionals, com ara baixa densitat, alta resistència específica, excel·lent resistència a la corrosió i bona biocompatibilitat. S'utilitzen àmpliament en diversos sectors com ara aeroespacial, petroquímica, enginyeria biomèdica i defensa nacional. Mitjançant la-introducció de tecnologia a llarg termini, la investigació i el desenvolupament independents i la promoció d'aplicacions, la indústria del titani de la Xina ha entrat en una fase de ràpid desenvolupament, amb una producció en constant augment, consolidant la seva posició com a actor important en la indústria mundial del titani. En els darrers anys, la demanda de titani i els seus aliatges ha continuat creixent, els seus entorns de servei s'han tornat més diversos, els processos de conformació s'han fet cada cop més complexos i els requisits d'especificacions de rendiment dels materials han anat augmentant contínuament.
El processament plàstic és una tècnica de fabricació que utilitza força externa per induir la deformació plàstica dels materials, aconseguint així les formes, microestructures i propietats desitjades. Els mètodes comuns de processament de plàstics inclouen la forja, la laminació, l'extrusió, l'estirat i la filatura. Tanmateix, el titani i els seus aliatges presenten una major resistència i duresa juntament amb una plasticitat i duresa reduïda durant la deformació plàstica. El processament també pot provocar problemes com ara esquerdes superficials, oxidació i rugositat excessiva, que poden afectar negativament les propietats mecàniques, la resistència a la corrosió i la precisió posterior del muntatge dels components. En els darrers anys, la tecnologia emergent de conformació superplàstica (SPF) ha tingut una aplicació generalitzada, millorant significativament els reptes de conformació dels aliatges de titani.
Actualment, les tecnologies de processament de plàstics inclouen mètodes tradicionals i nous. La selecció de la tècnica de processament de plàstic adequada és crucial per millorar la qualitat dels productes de titani i aliatges de titani. Aquest article repassa el progrés de la investigació i l'estat d'aplicació de les principals tècniques de processament de plàstics per al titani i els seus aliatges (forja, laminació, extrusió, etc.) i ofereix perspectives sobre les tendències futures de desenvolupament.
Per obtenir més detalls, visiteu el nostre enllaç de producte: https://www.lyhsmetal.com/titanium/rectangular-titanium-tube.html
Tècniques tradicionals de processament de plàstic
Forja
La forja és un mètode comú per processar components metàl·lics. Es tracta d'aplicar pressió per provocar una deformació plàstica, obtenint així peces amb la forma i la microestructura desitjades. A causa de les característiques de l'estructura cristal·lina dels aliatges de titani, els seus productes són molt sensibles als paràmetres de forja (per exemple, temperatura, quantitat de deformació), que requereixen un estricte control del procés. Durant la forja, els grans de titani es reorganitzen i es fan més densos, s'eliminen les impureses internes i els buits i les tensions internes s'alleugen parcialment.
En conseqüència, es milloren la uniformitat del material, la puresa, les propietats mecàniques i la qualitat de la superfície. Tanmateix, els seus inconvenients també són evidents: eficiència de producció relativament baixa, reptes importants en el control del procés i dificultat per processar peces amb geometries complexes.
Rodant
El rodatge és afavorit pel seu baix cost i comoditat operativa. Els materials metàl·lics experimenten una deformació severa durant el rodatge, i l'ajust dels paràmetres del procés pot alterar la seva microestructura i propietats mecàniques. En funció de la temperatura de processament, el laminat es classifica en laminació en calent i laminació en fred. El laminat en calent, realitzat a temperatures elevades, pot eliminar defectes de la palangana i permet grans deformacions. A les regions d'alta deformació, es produeix la recuperació dinàmica i la recristal·lització. Normalment, el laminatge en fred no indueix la recuperació o la recristal·lització, però pot millorar la resistència del material i l'acabat superficial. Generalment s'utilitza com a pas final en la producció de làmines i tires.
Additionally, annealing can be incorporated during rolling to control deformation, or bending distortions can be directly corrected. In recent years, rolling technology in China has developed rapidly, becoming a crucial forming method for titanium and titanium alloy products like plates, bars, and tubes. Compared to forging, rolling offers higher efficiency, greater product precision, and significantly lower production costs, making it suitable for low-cost manufacturing of titanium alloys. Plates are categorized by thickness into thick plates (>4,76 mm) i plaques primes (Inferior o igual a 4,76 mm). Les plaques gruixudes s'enrotllen en calent-a les dimensions finals, mentre que les plaques primes es poden sotmetre a un laminat en calent seguit d'un laminat en fred, o a mètodes més eficients com ara el laminatge de paquets, el laminatge en calent o la producció de bobina-a-. Les barres es produeixen principalment mitjançant tècniques de processament de grans-deformacions.
Per obtenir més informació, visiteu el nostre enllaç de producte: https://www.lyhsmetal.com/titanium/titanium-machined-parts.html
Extrusió
El conformat per extrusió, mitjançant l'aplicació d'un esforç de compressió triaxial, permet una gran deformació plàstica i millora el rendiment integral dels productes. Ofereix avantatges com ara una àmplia aplicabilitat, una alta eficiència de producció i un flux de procés relativament senzill, cosa que el converteix en un mètode comú per produir tubs i barres d'aliatge de titani. A partir de la relació entre la direcció del flux metàl·lic i el moviment del punxó, l'extrusió es pot classificar en extrusió cap endavant (directa), extrusió cap enrere (indirecta), extrusió combinada i extrusió radial. A causa del fort retorn elàstic del titani i els seus aliatges, el seu procés de deformació per extrusió és més complex que el d'altres aliatges, cosa que fa que la temperatura d'extrusió i els paràmetres del procés siguin especialment importants.
En comparació amb la forja i el laminat, l'extrusió aconsegueix més fàcilment la deformació de metalls de baixa-ductilitat i l'enllaç de metalls diferents. També evita la necessitat de jocs complets cars de dissenys de matrius, oferint una alta eficiència de processament i flexibilitat de producció. Tanmateix, a causa de les propietats físiques i químiques úniques dels aliatges de titani, es poden produir problemes com l'augment de la temperatura, l'augment de la resistència a la deformació i l'adhesió de la matriu durant l'extrusió. La selecció de mètodes de lubricació i lubricants adequats és clau per reduir eficaçment la força d'extrusió, allargar la vida útil de la matriu i millorar la qualitat del producte, i s'ha convertit en una tecnologia crítica en la producció d'extrusió d'aliatges de titani. A més, factors com el disseny de matrius d'extrusió i els paràmetres del procés influeixen en la qualitat dels perfils d'aliatge de titani.
Els paràmetres clau inclouen la relació d'extrusió (λ), la temperatura d'escalfament de la palanca i la velocitat d'extrusió. La relació d'extrusió està relacionada amb el tipus d'aliatge, el mètode d'extrusió, els requisits del producte i la capacitat de premsa. Els lubricants de vidre poden protegir eficaçment la palangana durant l'escalfament i proporcionar lubricació durant l'extrusió. A més, la velocitat d'extrusió no només afecta les propietats del producte i la qualitat de la superfície, sinó també la força d'extrusió. Una velocitat excessiva pot provocar un flux metàl·lic desigual; les velocitats d'extrusió adequades són generalment inferiors a 200 mm/s.
Noves tècniques de processament de plàstics
El titani i els seus aliatges es caracteritzen per una alta resistència a la deformació i una complexa evolució microestructural durant el treball en calent. Les tècniques convencionals de processament de plàstics com la forja, el rodatge i l'extrusió sovint lluiten per formar formes complexes. La tecnologia Superplastic Forming (SPF) aborda aquest problema de manera eficaç. És una tècnica de fabricació de components altament eficient adequada per a materials, com determinats aliatges de titani, que presenten superplasticitat en condicions intrínseques i extrínseques específiques. L'ús de SPF no només pot reduir els costos de fabricació, sinó que també pot millorar significativament l'eficiència de conformació. S'ha convertit en un mètode important per al processament d'aliatges de titani i s'utilitza àmpliament en el sector aeroespacial.
Els principals mètodes SPF inclouen la formació d'estirament superplàstic, la forja de matrius superplàstiques, l'extrusió superplàstica i la formació de bufat superplàstic (formació a pressió de gas). SPF ofereix avantatges com ara una gran deformació, absència de coll, baixa tensió de flux i bona conformabilitat. Les tècniques de deformació plàstica severa (SPD) poden millorar la resistència i la duresa del material, aconseguint propietats integrals millorades.
Els mètodes SPD principals inclouen la torsió d'alta-pressió (HPT), el processament/soldadura per agitació per fricció (FSP/FSW), el premsat angular de canal igual (ECAP), l'enllaç acumulatiu de rodets (ARB) i la forja multi-direccional (MDF). A més, per satisfer els requisits de materials estrictes en diferents entorns de servei, els investigadors han combinat SPF amb tècniques tradicionals com forja, laminació, extrusió i estirat, desenvolupant diverses tecnologies de deformació composta que han estat àmpliament estudiades. En els darrers anys, l'abast de la investigació SPF s'ha ampliat contínuament, però la profunditat de la investigació segueix sent insuficient. Molta feina encara està en fase teòrica i experimental. Es necessita una exploració addicional dels mecanismes intrínsecs i les regles de processament de la conformació superplàstica per als aliatges de titani, juntament amb millores en els mètodes de processament, equips, qualitat dels components, eficiència de producció i ampliació dels rangs d'aplicació.
Per obtenir més detalls, visiteu el nostre enllaç de producte: https://www.lyhsmetal.com/titanium/titanium-rectangular-bar.html
L'enllaç per difusió (DB), també coneguda com a soldadura per difusió, és una tècnica de soldadura d'estat sòlid-en què els materials es posen en contacte a una temperatura i pressió determinades, aconseguint un enllaç estret mitjançant una difusió atòmica prolongada. Permet una gran-àrea d'unió amb una tensió residual mínima. Quan la temperatura de formació superplàstica d'un material és propera a la seva temperatura d'unió de difusió, SPF i DB es poden completar en un sol cicle d'escalfament / pressió per produir estructures endurides localment o integralment o components monolítics més complexos. Això ha evolucionat cap al procés de formació/difusió superplàstica (SPF/DB). La tecnologia SPF/DB s'ha investigat i aplicat àmpliament a l'aviació, oferint avantatges com ara: ① Formar múltiples peces en una estructura monolítica en un cicle de calefacció, reduint costos; ② Deformació gran i lliure d'esquerdes- amb una tensió residual mínima i una alta precisió de conformació; ③ Excel·lent rendiment global de l'estructura, amb resistència a la fatiga i corrosió millorada.
Les demandes actuals de les indústries aeroespacial, de l'automoció i d'alta{0}}tecnologia per al processament de components posen l'accent en la lleugeresa, la resistència-alta, la precisió, l'alta eficiència i la sostenibilitat. Molts processos de conformació de plàstic de precisió requereixen matrius dedicats i poden consumir-energia. La tecnologia de conformació incremental ha cridat l'atenció per superar els inconvenients de la conformació de precisió tradicional, com ara l'alta especificitat de la matriu i el consum d'energia. Tanmateix, hi ha relativament pocs informes d'investigació sobre la formació incremental d'aliatges de titani. Els processos existents pateixen inconvenients com la susceptibilitat a defectes de formació, una estabilitat de formació deficient i equips complexos i cars.
Hi ha nombrosos mètodes de processament de plàstic per al titani i els seus aliatges, cadascun amb els seus propis avantatges i desavantatges. El procés adequat s'ha de seleccionar en funció de requisits específics, generalment seguint aquests principis: funcionament fiable i senzill; satisfer les necessitats de rendiment del producte; baix cost del procés. A mesura que els camps d'aplicació del titani i els seus aliatges continuen expandint-se, s'estan desenvolupant i investigant contínuament noves tecnologies i processos eficients, d'alta-qualitat i de baix-cost (com ara SPF, SPF/DB, conformació incremental composta, etc.). Amb la investigació continuada-en profunditat sobre noves tecnologies i tècniques de processament d'aliatges de titani, la qualitat i la competitivitat del producte seguiran millorant.
