Ligas de titânio têm sido amplamente utilizadas em muitas áreas, como aviação e medicina, devido às suas excelentes propriedades mecânicas, resistência à corrosão e biocompatibilidade. O processo de forjamento a quente é importante para melhorar a eficiência da produção e o desempenho das peças de liga de titânio, pois é um importante meio de conformação de ligas de titânio. Este trabalho apresenta uma visão geral do progresso do processo de forjamento a quente de ligas de titânio e uma análise dos seus desafios.
Avanços no processo de forjamento a quente de ligas de titânio
Otimização de processo: com o avanço da tecnologia de fabricação, o processo de forjamento a quente de ligas de titânio é constantemente otimizado. A formação eficiente e precisa de ligas de titânio pode ser alcançada através do controle preciso de parâmetros críticos, como temperatura, taxa de deformação e quantidade de deformação.
Novos materiais de moldes: os moldes suportam condições extremas de alta temperatura e alta pressão durante o processo de forjamento a quente. Os materiais de moldes tradicionais são difíceis de atender aos requisitos. Nos últimos anos, novas superligas e compósitos de matriz cerâmica têm sido aplicados na fabricação de moldes, aumentando significativamente a vida útil e a precisão de conformação.
Tecnologia de simulação numérica: com o desenvolvimento da tecnologia computacional, a simulação numérica é amplamente utilizada no processo de forjamento a quente de ligas de titânio. Através de simulações numéricas é possível prever o comportamento do escoamento do metal, o perfil de temperatura e a formação de defeitos, fornecendo um forte suporte para a otimização do processo.
Desafios do processo de forjamento a quente de ligas de titânio
Controle de desempenho de alta temperatura: o desempenho de processamento a quente de ligas de titânio é afetado pela combinação de sua composição química, microestrutura e parâmetros de processo. Em altas temperaturas, ligas de titânio são suscetíveis a reações como oxidação e nitretação, levando a deterioração das propriedades. Assim, o controle preciso das propriedades de altas temperaturas das ligas de titânio é um importante desafio para o processo de forjamento a quente.
Projeto e fabricação de moldes: devido à alta resistência e dureza da liga de titânio, o molde está sob grande pressão e atrito durante o processo de forjamento a quente, o que pode facilmente levar ao desgaste e falha. Assim, a forma de projetar e fabricar moldes com alta resistência ao desgaste e alta estabilidade térmica é outro desafio importante.
Controle de custos e requisitos ambientais: o custo das matérias-primas de liga de titânio é alto, e o consumo de energia é grande durante o processo de forjamento a quente. Ao mesmo tempo, o processo de forjamento a quente produz gás residual, águas residuais e assim por diante, causando certa pressão no meio ambiente. Como garantir a qualidade do produto, reduzir os custos de produção e atender aos requisitos ambientais, é um problema difícil que o processo de forjamento a quente de ligas de titânio deve enfrentar.
Para superar os desafios do processo de forjamento a quente de ligas de titânio, as pesquisas futuras devem se concentrar nos seguintes aspectos:
Pesquisa e desenvolvimento de novos materiais: através da pesquisa e desenvolvimento de novas ligas de titânio com excelentes propriedades de alta temperatura e formabilidade, melhorar a eficiência da produção e a qualidade do produto do processo de forjamento a quente.
Material do molde e inovação tecnológica: explorar mais novos materiais do molde para melhorar a resistência de desgaste do molde, resistência à fadiga térmica. Ao mesmo tempo, desenvolver tecnologias avançadas de fabricação de moldes, como fabricação aditiva, tratamento de superfície, etc. para atender aos requisitos mais altos do processo de forjamento a quente de ligas de titânio.
Fabricação verde e inteligência: fortalecer a pesquisa de tecnologia de fabricação verde para o processo de forjamento a quente de ligas de titânio, reduzir o consumo de energia e a poluição ambiental. Ao mesmo tempo, com a ajuda de inteligência artificial, big data e outros meios tecnológicos, o processo de forjamento a quente pode ser monitorado e otimizado de forma inteligente para melhorar a eficiência da produção e a utilização de recursos.
O processo de forjamento a quente de ligas de titânio tem avançado significativamente nos últimos anos, mas ainda enfrenta muitos desafios. Através da inovação contínua e otimização de processos, juntamente com o desenvolvimento de novos materiais e tecnologias, espera-se superar esses desafios e impulsionar o processo de forjamento a quente de ligas de titânio para níveis mais altos, fornecendo um forte suporte para uma ampla gama de aplicações de peças de liga de titânio.
