L'influence du processus de forgeage sur la structure et les propriétés de la tige de titane

Les matériaux de forgeage de tiges de titane sont principalement du titane pur et des alliages de titane de divers composants. L'état d'origine des matériaux comprend des tiges de titane, des lingots, des poudres métalliques et des métaux liquides. Le rapport de l'aire de la section transversale du métal avant déformation à l'aire de la section transversale après déformation est appelé le rapport de forgeage. Une sélection correcte du rapport de forgeage, une température de chauffage et un temps de maintien raisonnables, une température de forgeage initiale raisonnable et une température de forgeage finale, une quantité de déformation raisonnable et une vitesse de déformation ont une excellente relation pour améliorer la qualité du produit et réduire les coûts. Généralement, les barres rondes ou carrées sont utilisées comme ébauches pour les pièces forgées de petite et moyenne taille. La structure du grain et les propriétés mécaniques de la barre sont uniformes et bonnes, la forme et la taille sont précises et la qualité de surface est bonne, ce qui est pratique pour la production de masse. Tant que la température de chauffage et les conditions de déformation sont raisonnablement contrôlées, des pièces forgées avec d'excellentes propriétés peuvent être forgées sans grande déformation de forgeage. Dans les avions, les alliages de titane sont principalement utilisés pour fabriquer des composants principaux tels que des poutres, des trains d'atterrissage, des moyeux d'hélices et des joints; dans les moteurs, les alliages de titane sont principalement utilisés pour fabriquer des bagues d'adaptation, des ventilateurs de turbine, des disques et des aubes de compresseur. Pièces chauffées.

Ti-6Al-4V alloy Titanium Block for aerospace

Les alliages de titane sont très sensibles aux paramètres du processus de forgeage. Les changements de température de forgeage, de déformation, de déformation et de vitesse de refroidissement entraîneront des changements dans la structure et les propriétés des alliages de titane. Afin de mieux contrôler la structure et les performances des pièces forgées, ces dernières années, des technologies de forgeage avancées telles que le forgeage à chaud et le forgeage isotherme ont été largement utilisées dans la production de pièces forgées d'alliages de titane. En utilisant des procédés de procédé de forgeage conventionnels, en général, les alliages de titane peuvent obtenir une structure équiaxe après forgeage, ayant ainsi une aptitude au formage et une résistance élevées à température ambiante. Il fournit une méthode réalisable pour résoudre le formage de pièces forgées de précision en tiges de titane grandes et complexes. Cette méthode a été largement utilisée dans la production de tiges en titane. L'un des moyens les plus efficaces pour améliorer la fluidité des tiges de titane et réduire la résistance à la déformation est d'augmenter la température de préchauffage du moule. Le forgeage isotherme et le matriçage à chaud se sont développés au cours des deux à trente dernières années au pays et à l'étranger.

Comment améliorer le taux de rendement de la production de tiges de titane, qui peut être utilisée comme méthode de forgeage à matrice fermée pour matricer des tiges de titane. Le matriçage fermé doit limiter strictement le volume de l'ébauche d'origine, ce qui complique le processus de préparation. Que ce soit pour utiliser le forgeage fermé, cela doit être considéré en termes de rentabilité et de faisabilité du processus. Ensuite, seule la découpe finale pour le traitement thermique et l'usinage est effectuée. La température de forgeage et le degré de déformation sont les facteurs de base qui déterminent la structure et les propriétés de l'alliage. Le traitement thermique des tiges en titane est différent du traitement thermique de l'acier. Le forgeage est généralement utilisé pour rendre la forme et la taille proches de la ferraille. Il n'a aucun effet décisif sur la structure de l'alliage. Par conséquent, la spécification du processus de l'étape finale de la tige en titane joue un rôle particulièrement important. La déformation globale du flan ne doit pas être inférieure à 30%. La température de déformation ne dépasse pas la température de transition de phase. Afin d'obtenir à la fois une résistance et une plasticité élevées de la tige de titane, la température et le degré de déformation doivent être répartis le plus uniformément possible dans l'ensemble de l'ébauche déformée.

Après traitement thermique de recristallisation, l'uniformité et les performances des tiges de titane ne sont pas aussi bonnes que celles des pièces forgées en acier. La zone d'écoulement féroce du métal a des cristaux flous à de faibles grossissements et de fins cristaux équiaxes à des grossissements élevés; dans les zones difficiles à déformer, en raison d'une déformation faible ou nulle, la structure est souvent maintenue dans l'état avant déformation. Par conséquent, lors du forgeage de certaines pièces de tige en titane importantes (telles que des disques de compresseur, des aubes, etc.), en plus de contrôler la température de déformation en dessous de TB et un niveau de déformation approprié, il est très important de contrôler la structure de l'ébauche d'origine. Sinon, la structure à gros grains ou certains défauts seront hérités du forgeage et le traitement thermique ultérieur ne pourra pas être éliminé, ce qui entraînera la mise au rebut du forgeage.

Dans la zone fortement déformée où l'effet thermique est localement concentré, lors du forgeage d'une tige de titane forgée avec une forme complexe sur le marteau. Même si la température de chauffage est strictement contrôlée, la température du métal peut encore dépasser le TB de l'alliage. Par exemple, lorsque l'ébauche de tige en titane avec une section transversale en forme de I est forgée, le marteau est trop lourd et la température locale au milieu (zone de bande) est affectée par l'effet thermique de la déformation. Le bord est localement élevé d'environ 100 ° C. De plus, la zone difficile à déformer et la zone avec le niveau de déformation critique ont tendance à former des structures à gros grains avec une plasticité et une durabilité relativement faibles pendant le chauffage après le matriçage. Par conséquent, les propriétés mécaniques des pièces forgées aux formes compliquées sont souvent instables. Cependant, cela entraînera une forte augmentation de la résistance à la déformation. L'abaissement de la température de chauffage du matriçage peut éliminer le risque de surchauffe locale de l'ébauche. Pour augmenter l'usure des outils et la consommation d'énergie, il est également nécessaire d'utiliser des équipements plus puissants. Lors du forgeage ouvert, la perte de bavures représente 15% à 20% du poids du flan. Le gaspillage technologique de la pièce de serrage (s'il est nécessaire de conserver cette pièce selon les conditions de matriçage) représente 10% du poids de l'ébauche. La perte relative de bavure métallique varie généralement avec le poids de l'ébauche. Pièces forgées avec des structures asymétriques, de grandes différences de section transversale et des pièces forgées locales difficiles à remplir, la consommation de bavures peut atteindre 50%. Le forgeage à matrice fermée n'a pas de perte de bavure, mais le processus de découpage est complexe et doit être ajouté. De multiples rainures de transition augmenteront sans aucun doute les coûts auxiliaires.