Le leghe di titanio sono ampiamente utilizzate in campi aerospaziale, medica, chimica e in molti altri campi a causa della loro alta resistenza, bassa densità, resistenza alla corrosione eccellente e buona biocompatibilità. Tuttavia, la forgiatura delle leghe di titanio è un processo tecnicamente difficile che coinvolge molte sfide. In questo documento, discuteremo in dettaglio le principali difficoltà nella forgiatura in lega di titanio e nelle loro soluzioni.
1. Conducibilità termica bassa
La lega di titanio ha una bassa conducibilità termica, solo 1/7 di acciaio, 1/16 di alluminio e 1/25 di rame, il che significa che nel processo di forgiatura, il calore è difficile da trasferire rapidamente, con conseguente rapido accumulo di calore nell'area di taglio, rendendo lo strumento e morire per resistere a temperature estremamente elevate, usura accelerata e persino fallimento. Inoltre, le alte temperature possono danneggiare l'integrità della superficie delle parti in lega di titanio, portando a una ridotta precisione geometrica e, nei casi gravi, indurita, che può compromettere la loro resistenza alla fatica.
Soluzione:
Utilizzare materiali per utensili ad alte prestazioni, come carburo e ceramica, per migliorare la resistenza ad alta temperatura dello strumento e la resistenza all'usura.
Utilizzare il refrigerante per un raffreddamento adeguato per ridurre la temperatura nell'area di taglio e ridurre al minimo l'accumulo di calore.
Ottimizzare i parametri di processo di forgiatura, come la riduzione della velocità di taglio e l'aumento della velocità di avanzamento, per ridurre l'usura degli utensili e migliorare l'efficienza della lavorazione.
2. Basso modulo di elasticità
La lega di titanio ha un modulo relativamente basso di elasticità ed è soggetta a deformazione elastica durante la forgiatura, specialmente quando si elaborano parti a parete sottile o a forma di anello, questo problema è più prominente. A causa della forte capacità di deformazione plastica della lega di titanio, quando il materiale del pezzo è sottoposto a forza esterna, la deformazione locale può superare l'intervallo elastico, con conseguente deformazione plastica. Questa deformazione plastica non solo aumenterà la pressione di taglio, il fenomeno del rimbalzo "elastico" del pezzo, aumenterà ulteriormente l'attrito tra lo strumento e il pezzo, con conseguente riduzione dell'efficienza di taglio e durata dello strumento.
Soluzione:
L'uso della tecnologia di lavorazione ad ultrasuoni e di altri nuovi metodi di lavorazione, al fine di ridurre il tempo di contatto tra lo strumento e il pezzo, per prolungare la durata dello strumento.
Ottimizzare i parametri di processo di forgiatura, come la riduzione della velocità di taglio, l'aumento della velocità di alimentazione, ecc., Per ridurre l'usura degli utensili e migliorare l'efficienza della lavorazione.
3. Adesione e caratteristiche ad alte vibrazioni
La lega di titanio ha una forte affinità per lo strumento ed è facile produrre adesione con lo strumento durante il processo di taglio, formando chip continui e interferendo con il processo di taglio, che può causare danni all'utensile in casi gravi. Inoltre, le elevate caratteristiche di vibrazione del processo di lavorazione in lega di titanio sono anche un importante fattore di destabilizzazione, non solo aggrava l'usura degli utensili, ma influiscono seriamente anche l'accuratezza della lavorazione e la qualità della superficie.
Soluzione:
Utilizzare materiali per utensili ad alte prestazioni, come carburo e ceramica, per migliorare la resistenza ad alta temperatura dello strumento e la resistenza all'usura.
Adotta nuovi metodi di lavorazione come la tecnologia di lavorazione ad ultrasuoni per ridurre il tempo di contatto tra lo strumento e il pezzo ed estendere la durata dello strumento.
4. Dettagli
Anche il processo di forgiatura in lega di titanio deve prestare attenzione ad alcuni dettagli. Ad esempio, la composizione chimica e la microstruttura delle materie prime in lega di titanio dovrebbero essere strettamente controllati prima di forgiare per evitare l'esistenza di inclusioni, porosità e altri difetti; Il processo di forgiatura dovrebbe essere strettamente controllato dalla temperatura di riscaldamento e dal tempo di conservazione del calore, per evitare il surriscaldamento o il fenomeno eccessivo; La forgiatura dovrebbe essere eseguita tempestivamente dopo il trattamento termico al fine di eliminare lo stress residuo e migliorare le proprietà meccaniche del materiale.
Soluzione:
Controllare rigorosamente la composizione chimica e la microstruttura delle materie prime in lega di titanio.
Controlla rigorosamente la temperatura di riscaldamento e il tempo di mantenimento per evitare il verificarsi di un fenomeno di surriscaldamento o eccessivo.
Effettuare il trattamento termico in tempo dopo la forgiatura per eliminare lo stress residuo e migliorare le proprietà meccaniche del materiale.
La lavorazione della forgiatura in lega di titanio è un processo tecnicamente difficile che comporta una serie di difficoltà come bassa conducibilità termica, bassa modulo di elasticità, adesione e caratteristiche ad alte vibrazioni. Al fine di superare queste difficoltà, l'industria ha esplorato una serie di strategie di soluzione efficaci e mezzi tecnici. Attraverso l'uso di materiali per lo strumento ad alte prestazioni, l'ottimizzazione dei parametri di processo di forgiatura, l'uso di refrigerante e nuovi metodi di lavorazione, nonché un rigoroso controllo dei dettagli del processo di forgiatura, può migliorare efficacemente l'efficienza e la qualità della lavorazione della forgiatura in lega di titanio.
