Tecnología de forja de aleación de titanio

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Tecnología de forja de aleación de titanio

Aleación de titanio tiene excelentes características como alta resistencia, buena resistencia a la corrosión, no magnético, buen rendimiento de soldadura y una serie de otras ventajas como superconductividad, almacenamiento de hidrógeno y memoria. Por tanto, aleaciones de titanio se utilizan ampliamente en algunos campos de vanguardia como el aeroespacial, la industria militar, el desarrollo marino y la petroquímica. En la aplicación de varios productos de aleación de titanio, las piezas forjadas se utilizan principalmente en discos de compresores de turbinas de gas y huesos artificiales médicos que requieren alta resistencia, tenacidad y alta confiabilidad. Por lo tanto, no solo se requiere una alta precisión dimensional para las piezas forjadas, sino que también se requieren materiales con excelentes características y alta estabilidad. En este artículo, echaremos un vistazo a la tecnología de forja de aleación de titanio .

Tecnología de forjado de aleación de titanio

Antes de continuar, echemos un vistazo a algunas aplicaciones de las piezas forjadas de aleación de titanio.

Aplicaciones de piezas forjadas de aleación de titanio

1. Campo aeroespacial

El 50% de los materiales de titanio del mundo se utilizan en el campo aeroespacial. El 30% del cuerpo de los aviones militares utiliza una aleación de titanio y la cantidad de titanio en los aviones civiles está aumentando gradualmente. Según los informes, el Boeing 787 utiliza más del 15% de titanio. La aleación de titanio utilizada para el cuerpo está representada por Ti-6Al-4V aleación, que tiene la mayor seguridad. En el campo aeroespacial, las piezas forjadas de aleación de titanio se utilizan en los tanques de combustible de los motores de propulsión de cohetes y satélites, las palas de las turbobombas de combustible líquido y la sección de entrada de las bombas de succión.

2. Palas de turbina para generación de energía

Aumentar la longitud de las palas de la turbina de vapor para la generación de energía térmica es una medida eficaz para mejorar la eficiencia de la generación de energía, pero alargar las palas aumentará la carga en el rotor. El uso de piezas forjadas de aleación de titanio como cuchillas puede reducir la carga y el uso de Ti-6Al-4V de 1 m de largo Las palas de aleación al final de una turbina de vapor giratoria de alta velocidad se pusieron en uso práctico en 1991.

La tecnología de forja de la aleación de titanio

En el procesamiento térmico de aleaciones de titanio, la temperatura de calentamiento es muy importante. Cuando la temperatura es más baja, la resistencia a la deformación es mayor y es probable que se produzcan defectos como grietas. Al mismo tiempo, también existe una gran dependencia de la velocidad de deformación durante el proceso de trabajo en caliente. Durante el procesamiento de la matriz en caliente de precisión de aleación de titanio, la temperatura de la matriz de forja se calienta a un valor equivalente o superior a la de la forja, lo que puede inhibir la caída de temperatura de la forja durante la forja.

1. Tecnología de forjado de piezas de disco del motor

Las piezas de disco para motores de avión requieren alta resistencia a la fatiga y resistencia a la fractura, y Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo Las piezas de revestimiento de aleación se utilizan en la región de temperatura media de 700 K. El método de procesamiento tradicional es el forjado en la zona α-β, y su estructura es de fase β, granos α equiaxiales y estructura de dos fases α en forma de aguja fina, y el valor de tenacidad a la fractura es bajo. Para mejorar este punto, se desarrolló un método de forjado beta con calentamiento en la zona beta.

El método de forjado β consiste en calentar el forjado por encima de la temperatura de transición de la fase β, lo que producirá recristalización, por lo que la temperatura de forjado y la deformación del procesamiento tienen una gran influencia en las propiedades del material, y no se permite recalentar durante el forjado para detener la deformación.

Por lo tanto, la temperatura de forjado y la cantidad de deformación deben controlarse estrictamente en el forjado β. Para la aleación Ti-6Al-2Sn-4Zr-Mo, la temperatura de procesamiento está en el rango de 1073 ~ 1323K, y debe haber suficiente deformación de procesamiento, la estructura de forja tiene forma de aguja y se mejora el valor de tenacidad a la fractura.

2. Tecnología de forjado de palas de turbina

Las palas de la turbina son muy delgadas y la temperatura desciende rápidamente durante el proceso de forjado, por lo que el molde debe diseñarse con precisión. Actualmente, se está desarrollando un proceso para utilizar eficazmente la energía de soplado hacia arriba y hacia abajo para dar forma a la superficie de la hoja. El forjado plano se realiza primero, luego el conformado por doblado y finalmente el conformado por forjado de precisión.

3. Tecnología de fabricación de anillos

Las carcasas del ventilador del motor y las carcasas del compresor utilizan un proceso de laminación de aleación Ti-6Al-4V. Para los productos de aleación de titanio con costos de material relativamente altos, la reducción de la cantidad de entrada de material es muy eficaz para reducir los costos. Generalmente, se utiliza tecnología de forma cercana a la red. Con esta tecnología, la cantidad de material se reducirá en más de un 55%. Al procesar anillos gruesos, para evitar grietas, es necesario aplicar la mayor presión posible, y se debe prestar atención al control de la estructura y la caída de temperatura del anillo durante el procesamiento.

En resumen, la producción de piezas forjadas de aleación de titanio requiere una temperatura de procesamiento adecuada y una deformación adecuada para obtener piezas forjadas de alta calidad. Por esta razón, en el proceso de fabricación de piezas forjadas de titanio, es necesario dar pleno juego a las características de las aleaciones de titanio. Para obtener piezas forjadas de alta calidad, la temperatura de forjado y la deformación plástica deben controlarse adecuadamente durante la producción.

Conclusión

Gracias por leer nuestro artículo y esperamos que pueda ayudarlo a comprender mejor la tecnología de forja de aleación de titanio . Si desea obtener más información sobre el titanio y las aleaciones de titanio, le recomendamos que visite Metales refractarios avanzados (ARM) para obtener más información.

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