Método de enderezamiento por fluencia al vacío para materiales de titanio

El método de enderezamiento por fluencia al vacío para materiales de titanio es una tecnología diseñada para abordar los problemas de alta recuperación elástica y alta resistencia del titanio y las aleaciones de titanio a temperatura ambiente, que dificultan el cumplimiento de los requisitos del enderezamiento convencional. Dependiendo de la forma de los materiales de titanio (comoplacas, tubos, etc.), los procesos de alisado específicos varían.

 

 

 

Este método es un método de enderezado final de chapas comúnmente utilizado por empresas como Boeing. Su núcleo es aplicar presión a través de la diferencia de presión de vacío, lograr un enderezamiento por fluencia combinado con alta temperatura y un recocido completo para aliviar la tensión simultáneamente. Los pasos específicos son los siguientes:

 

• Preparación de carga en el horno: Coloque la placa de titanio que se va a enderezar sobre una plataforma cerámica con una planitud extremadamente alta dentro de un horno de enderezamiento por fluencia al vacío. Cubra la parte superior de la placa con materiales de aislamiento térmico en polvo, como vermiculita, y envuelva y selle la capa más externa con una película plástica resistente a altas-temperaturas para formar un espacio cerrado relativamente independiente, que no solo garantiza el efecto de aislamiento térmico sino que también sienta las bases para la aplicación de presión posterior a través de la diferencia de presión.

 

• Evacuación por vacío y aumento de temperatura: evacue el horno utilizando una unidad de vacío, como una bomba de vacío con circulación de agua-, que generalmente controla el grado de vacío dentro del rango de 3325 - 7980Pa; al mismo tiempo, comience a calentar elementos como-electrodos enfriados por agua para elevar la temperatura. Adopte un método de calentamiento lento para evitar nuevas tensiones en la placa causadas por un aumento repentino de temperatura.

 

• Fluencia de temperatura constante: aumente la temperatura al rango de temperatura de recocido de los materiales de titanio, aproximadamente 580 - 650 grados, y mantenga la temperatura constante durante 5 - 8 horas. En este estado, la resistencia a la fluencia del material de titanio disminuye y la presión atmosférica externa actúa uniformemente sobre la placa a través de la película plástica, lo que hace que las piezas dobladas sufran deformación por fluencia bajo la acción combinada de presión y alta temperatura, adaptándose gradualmente a la forma plana de la plataforma cerámica. Mientras tanto, las tensiones residuales internas y externas generadas durante el proceso de producción también se eliminan gradualmente.

 

• Enfriamiento y extracción del horno: después de completar la etapa de temperatura constante, enfríe el horno a través de dispositivos como tuberías enfriadas por aire-conectadas a la tubería de vacío. Todo el proceso de enfriamiento puede tardar 20 - 30 horas. Cuando la temperatura desciende a aproximadamente 80 grados, la placa se puede retirar del horno. La placa terminada tiene una gran planitud y casi no tiene recuperación elástica.

 

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Fuente de la imagen: INFORME TÉCNICO DE NIPPON STEEL NO. 62 JULIO DE 1994

 

 

Para tuberías de aleación de titanio de alta-alta resistencia con un límite elástico mayor o igual a 700 MPa, o tuberías de aleación de titanio de igual-diámetro y no igual-de pared delgada-con una relación de diámetro-de diámetro grande-que no pueden procesarse con máquinas enderezadoras, se adopta un método de enderezamiento que combina un horno de vacío vertical con tensión de peso propio y contrapeso. Los pasos son los siguientes:

 

• Pretratamiento de tuberías: para tuberías-de paredes delgadas con una relación de diámetro-de espesor grande, inserte una tubería de acero de igual-longitud dentro de la tubería para evitar que la tubería se vuelva elíptica durante el enderezamiento; luego taladre agujeros en los extremos superior e inferior de la tubería e inserte varillas de acero respectivamente. La varilla de acero superior se utiliza para levantar y la varilla de acero inferior se utiliza para colgar pesas.

 

• Configuración de elevación y contrapeso: levante el extremo superior de la tubería en el horno de tratamiento térmico al vacío vertical a través de la varilla de acero y cuelgue pesas en la varilla de acero inferior. El centro de gravedad de las pesas debe coincidir con el eje de la tubería. La masa de los pesos debe calcularse con precisión, que debe cumplir con el rango de "límite elástico de la tubería a la temperatura de tratamiento térmico × 10⁻⁴ × área de sección transversal- de la tubería - masa de la tubería" a "3 × límite elástico de la tubería a la temperatura de tratamiento térmico × 10⁻⁴ × área de sección transversal- de la tubería - masa de la tubería", para evitar ineficaces enderezamiento por peso insuficiente o alargamiento de la tubería por peso excesivo.

 

• Evacuación al vacío y tratamiento térmico: primero, evacue el horno a un grado de vacío inferior a 1×10⁻²Pa, luego encienda el dispositivo de calentamiento para elevar la temperatura a 500 - 600 grados y mantenga la temperatura durante 5 - 8 horas. Bajo la acción de su propia gravedad y la tensión de los pesos, la tubería sufre una deformación por fluencia a lo largo de la dirección axial, corrigiendo gradualmente las partes dobladas.

 

• Finalización del enfriamiento: Después del tratamiento térmico, llene el horno con argón para un enfriamiento rápido. Cuando la temperatura cae por debajo de los 100 grados, la tubería se puede retirar del horno. La rectitud de la tubería tratada mediante este método puede ser menor o igual a 1 mm/m, lo que puede cumplir con los requisitos de aplicaciones de alta-precisión.

 

Referencias:

[1] Mitsuo lshi, Yasutaka Ando, ​​Isao Nagai, 《INFORME TÉCNICO DE NIPPON STEEL NO. 62 JULIO DE 1994 expresarACERO NIPPON, 1994, UDC621:46-47 https://www.nipponsteel.com/en/tech/report/nsc/pdf/6208.pdf