Tecnologia de formação de liga de titânio

A formação de fluência é uma das tecnologias de formação de ligas de titânio. Isso significa que a uma determinada temperatura, após a deformação da chapa sob a ação da ferramenta e da matriz para obter o formato ideal, a temperatura e a carga são mantidas constantes, de modo que ocorre o relaxamento das tensões no interior da peça e ocorre a deformação elástica. Transforme-se em deformação plástica permanente até que a tensão residual e o retorno elástico sejam basicamente eliminados e, finalmente, o formato ideal da peça seja obtido após o resfriamento.
A força motriz para a fluência durante a formação de fluência é a tensão aplicada. À medida que a fluência progride, a deformação elástica diminui, de modo que a tensão interna diminui de acordo e a tensão aplicada diminui de acordo. Alguns pesquisadores apontaram que o processo de fluência por tração térmica é um novo processo de formação para compósitos de liga de titânio de paredes finas. O processo utiliza métodos de aquecimento, como aquecimento por resistência elétrica, para aquecer chapas ou perfis metálicos de paredes finas a temperaturas de termoformação antes de esticar e dobrar. À medida que a forma final é formada, a temperatura permanece constante e o material se arrasta na direção de tração da superfície do molde. Isso resulta na redução da tensão e no relaxamento da tensão em linha dentro da peça formada. A tensão residual é reduzida, reduzindo assim o retorno elástico das peças e melhorando a precisão da conformação. São apresentados o status da pesquisa, o princípio do processo, os principais equipamentos, a tecnologia de processamento, as vantagens e desvantagens da nova tecnologia de processo. Finalmente, são prospectadas as perspectivas de aplicação da tecnologia de conformação de compósitos por trefilação a quente.
Alguns pesquisadores apontam que as ligas de titânio são comumente utilizadas em aplicações aeroespaciais, como fuselagens de porta-aviões, devido às suas excelentes propriedades mecânicas e de corrosão e ao peso relativamente leve. No entanto, as ligas de titânio são notoriamente difíceis de formar à temperatura ambiente. Portanto, na formação de perfis de liga de titânio, a tecnologia de conformação por fluência por flexão a quente é usada para melhorar o desempenho da conformação e reduzir o retorno elástico. O princípio da flexão por estiramento a quente e da conformação por fluência é que após o estágio de flexão por estiramento a quente, um estágio de relaxamento de tensão é realizado mantendo a peça de trabalho com o molde por um tempo de permanência selecionado. Isto tem as vantagens de baixas tensões residuais e retorno elástico mínimo, incluindo ferramentas baratas e boa repetibilidade. O modelo de Arrhenius foi utilizado para caracterizar o comportamento da fluência, e um modelo de elementos finitos do processo de deformação por fluência por flexão térmica foi estabelecido no ABAQUS. Os resultados da simulação de elementos finitos mostram que a tensão residual é bastante reduzida durante o estágio de relaxamento de tensão, e a tensão residual baixa resulta em retorno elástico menor. Os valores de recuperação previstos estão de acordo com os resultados experimentais. Alguns pesquisadores apontaram que a fluência ou relaxamento de tensão é o principal mecanismo para reduzir o retorno elástico durante a conformação a quente de placas de liga de titânio.
Até à data, as diferenças e conexões entre estes dois fenómenos não foram explicitamente exploradas. Testes de fluência de curto prazo em alta temperatura e relaxamento de tensão foram conduzidos na liga Ti6Al4V. A microestrutura da liga foi observada em microscópio eletrônico de transmissão. Os efeitos da temperatura, tensão e tempo no comportamento de fluência e relaxamento de tensão foram estudados respectivamente. As correlações e diferenças entre os dois fenômenos foram comparadas com base nas relações deformação-tempo de fluência e taxa de deformação-tempo. Os resultados mostram que o comportamento da fluência sob baixa temperatura e baixa tensão é controlado pela difusão atômica, e o comportamento da fluência sob alta temperatura e alta tensão é controlado pelo deslizamento e fluência das discordâncias. O comportamento de relaxamento do estresse é controlado principalmente pela escalada de deslocamentos. O comportamento de relaxamento de tensão previsto a partir dos dados de fluência concorda bem com os resultados experimentais.