Tecnologia de forjamento e projeto de ferramentas da liga de titânio GR5

A liga de titânio possui excelentes propriedades abrangentes, como baixa densidade, alta resistência específica, resistência a altas temperaturas, resistência à corrosão e propriedades não magnéticas. As peças forjadas de liga de titânio não são amplamente utilizadas apenas na fabricação de aviação e aeroespacial, mas também na construção naval, indústria química, indústria automobilística e equipamentos médicos e outros campos. A indústria tem uma ampla gama de aplicações. Portanto, escolhemos a liga de titânio TC4 como material ideal para fazer esta placa de conexão. Pontos-chave do processo de forjamento e design de ferramentas:

1. Seleção das especificações da barra. Através da análise da seção do modelo tridimensional, percebe-se que a maior seção do forjamento está localizada em ambas as extremidades, o diâmetro equivalente é φ90mm, e o diâmetro equivalente das demais seções é φ68mm. O tamanho da seção transversal do forjamento é relativamente uniforme na direção do comprimento. O comprimento do forjamento é de 300 mm. De acordo com nossa experiência no desenvolvimento de vários forjados de formato semelhante, somente quando o comprimento da barra estiver próximo do tamanho do forjado as extremidades poderão ser totalmente formadas. Portanto, o comprimento da barra é inicialmente selecionado como 300 mm, e então o volume do forjamento é multiplicado por 1,25 como a barra. O volume e o diâmetro da haste são calculados como φ80mm, e a especificação de blanking é inicialmente determinada como φ80mm×300mm.

2. Preparação de hastes de liga de titânio. A superfície da barra forjada (laminada) para forjamento possui uma camada dura e quebradiça. Esta camada precisa ser removida antes do forjamento para evitar rachaduras na superfície da peça bruta durante o forjamento. Quando o diâmetro é maior que 50mm, geralmente é usado o torneamento para remover 5mm. Após o torneamento, se algumas peças ainda apresentarem defeitos, elas devem ser eliminadas por retificação, e a profundidade de retificação não deve ultrapassar 0,5 mm. Ambas as extremidades da barra são arredondadas R5 para evitar rachaduras no tarugo durante o forjamento.

3. Seleção de equipamentos. A força de impacto calculada das peças forjadas é de 4000t. A condutividade térmica da liga de titânio é baixa, 1/15 do alumínio e 1/5 do ferro à temperatura normal. Quando o martelo de forjamento forja ligas de titânio em alta velocidade, o efeito térmico central é propenso ao superaquecimento, o que tem maior impacto no desempenho das peças forjadas, e o calor de deformação gerado pela prensa não é óbvio. De acordo com os requisitos de precisão de forjamento e a situação real do equipamento de nossa fábrica, uma prensa de parafuso de alta energia de 5000t é selecionada como equipamento de forjamento.

4. Lubrificação do tarugo. A temperatura de pré-aquecimento do tarugo é de 120 ± 30 graus, pré-aqueça-o no forno de pré-aquecimento por 20 minutos, pulverize o lubrificante de vidro uniformemente e coloque-o no forno depois que o lubrificante na superfície do tarugo secar.

5. Especificação de aquecimento. De acordo com o padrão, a temperatura inicial de forjamento da liga de titânio TC4 é de 960 graus, a temperatura final de forjamento é de 800 graus e o tempo de retenção é de 0,8min/mm. As ligas de titânio têm baixa condutividade térmica. Para evitar superaquecimento, oxidação e absorção de hidrogênio, fornos novos e fornos que não são usados ​​há muito tempo devem ser alimentados com ar para remover a umidade antes do uso. A precisão do campo de temperatura do forno elétrico é de ±10 graus. Se a temperatura for muito alta, a estrutura ficará grosseira e os grãos do cristal ficarão grosseiros; se a temperatura for muito baixa, a resistência à deformação será alta e ocorrerão facilmente defeitos de forjamento, como rachaduras. Desenhe a curva de aquecimento mostrada na Figura 1.

Figura 1 Curva de aquecimento

6. Confecção de espaços em branco. O objetivo é distribuir o metal de maneira razoável. Este produto requer coleta de metal nas laterais e extremidades do forjamento. O design da forma da peça bruta é muito importante para o efeito de formação do pré-forjamento e do forjamento final. Para evitar rachaduras devido à deformação excessiva da peça bruta, a deformação da peça bruta é menor ou igual a 60 por cento, e o desenho da forma da peça bruta é mostrado na Figura 2.

7. Projeto da cavidade do molde de forjamento. O primeiro fogo completa a fabricação do tarugo e o pré-forjamento, e o segundo fogo completa o forjamento final e o forjamento de precisão. Aparar, jatear e lixar após o pré-forjamento pode remover defeitos superficiais das peças forjadas e melhorar a qualidade da superfície das peças forjadas após o forjamento final; por outro lado, o corte pode reduzir a resistência à formação do metal, o que é benéfico para a espessura e o tamanho das peças forjadas. A cavidade é projetada como quatro cavidades (Fig. 3): fabricação de tarugos (canto superior esquerdo) → pré-forjamento (canto superior direito) → forjamento final (canto inferior direito) → forjamento de precisão (canto inferior esquerdo). O objetivo de projetar a cavidade de forjamento de precisão é melhorar a vida útil da matriz e a precisão dimensional do forjamento. Para formar um forjamento completo, a cavidade relativamente complexa e profunda do forjamento é colocada na matriz superior. Controle de deformação: A espessura da placa de nervura do molde em branco é projetada para ser de 21,5 mm, a espessura projetada da placa de nervura após o pré-forjamento é de 12 mm, a espessura da placa de nervura de forjamento final é de 5,2 mm e a deformação final do forjamento é menos de 30 por cento. O desempenho diminui. Temperatura de pré-aquecimento do molde: 200 ~ 300 graus.

Figura 2 Projeto sólido de fabricação de blanks

Figura 3 Layout da cavidade

8. Projeto do molde de corte. A ferramenta de corte possui 2 cavidades (Fig. 4). À direita está a cavidade de recorte após o pré-forjamento. Durante o corte, parte da rebarba é retida para ser usada como material de topo durante o forjamento final. A cavidade à esquerda é a cavidade de corte após o forjamento final. . Para garantir a precisão do corte, a folga entre as matrizes superior e inferior foi projetada para ser de 0,8 mm. A estrutura do poste guia e da luva guia é projetada para a montagem e posicionamento do molde de recorte e o controle da precisão dimensional do vão entre os moldes superior e inferior.

9. Forjamento de resfriamento e tratamento térmico. Depois que o forjamento é resfriado a ar, o tratamento térmico de recozimento é concluído.

Figura 4 Matriz de corte

10. Poluição e limpeza durante o processo de forjamento da liga de titânio. A peça bruta deve ser limpa antes do aquecimento. Sem óleo, limalha de ferro, cloretos, sem impressões digitais. Não deve haver incrustações nem tarugos no forno elétrico. O revestimento inferior do forno é preferencialmente feito de aço inoxidável fundido. A peça bruta deve ser revestida com vidro para lubrificação. agente ou aquecido em uma atmosfera protetora.