Bend Titanium: una guida completa

Il titanio metallico è ampiamente utilizzato nei settori aerospaziale, medico, chimico e di altro tipo grazie alla sua eccellente resistenza, bassa densità ed eccellente resistenza alla corrosione. La piegatura è uno dei processi di formatura comunemente usati nella lavorazione del metallo in titanio.

Attraverso la piegatura, i materiali in titanio possono essere lavorati in varie forme complesse per soddisfare le esigenze di diversi campi di applicazione.

Scopri i tipi di piegatura

I metodi di lavorazione della piegatura della lega di titanio includono principalmente la piegatura a freddo e la piegatura a caldo.

Piegatura a freddo del titanio

La piegatura a freddo è il processo di piegatura di leghe di titanio a temperatura ambiente, adatto per materiali a parete sottile con alta precisione e buona qualità superficiale.

Metodi comuni: piegatura CNC, piegatura a pressa, piegatura a rullo.

Application & limitations: Ideal for thin-walled titanium alloys but requires careful springback control due to low elastic modulus. Poor ductility may cause fractures with small bending radii.

Fattori chiave: raggio di curvatura, angolo, spessore e ritorno elastico. La corretta selezione dei parametri e la ricottura aiutano a prevenire le fratture e a ridurre i difetti.

Piegatura a caldo del titanio

La piegatura a caldo comporta il riscaldamento delle leghe di titanio per migliorare la plasticità, ridurre lo stress e migliorare la formabilità.

Metodi comuni: Piegatura rotativa, piegatura idraulica.

Necessity & advantages: Titanium alloys have poor plasticity at room temperature. Hot bending improves plasticity, lowers stress, reduces cracking and wrinkling risks, and enables smaller bending radii for complex shapes.

Il processo di piegatura a caldo comprende:

Metodo di riscaldamento: i metodi di riscaldamento comuni includono il riscaldamento del forno e il riscaldamento a induzione ad alta frequenza. Il riscaldamento a induzione ad alta frequenza può ottenere un riscaldamento locale e ridurre il consumo di energia.

Controllo della temperatura: l'intervallo di temperatura di deformazione termica della lega di titanio è ristretto e la temperatura di riscaldamento deve essere controllata con precisione. Generalmente tra 700°C e 900°C.

Tempo di isolamento: Dopo il riscaldamento, è necessario mantenere un certo tempo di isolamento per garantire un riscaldamento uniforme del materiale. Un tempo di isolamento troppo lungo può causare grani grossolani e influire sulle proprietà del materiale.

Raffreddamento e post-lavorazione dopo la piegatura a caldo: il metodo di raffreddamento dopo la piegatura a caldo ha un impatto importante sulle proprietà del materiale. Generalmente, viene utilizzato il raffreddamento ad aria o ad acqua e il metodo specifico viene determinato in base ai requisiti del materiale e del processo. Inoltre, dopo la piegatura a caldo può essere necessaria la ricottura di distensione per eliminare le sollecitazioni interne e migliorare le proprietà del materiale.

Preparazione prima della piegatura

Comprendere le proprietà dei materiali

Diversi gradi di leghe di titanio hanno le loro caratteristiche che influenzano le loro prestazioni di flessione.

Titanio grado 2: Titanio puro industriale, ha un'elevata duttilità ed è facile da piegare.

Lega di titanio grado 5: Il Ti-6Al-4V ha una resistenza maggiore, ma una duttilità inferiore e richiede un'attenzione particolare durante la piegatura.

Comprendere le caratteristiche della lega di titanio utilizzata aiuterà a scegliere il metodo e i parametri di lavorazione appropriati.

Ispezione e pulizia delle superfici

Le leghe di titanio sono sensibili ai difetti superficiali che possono portare a crepe o guasti del materiale.

Ispezione: Ispezionare attentamente la superficie del materiale per assicurarsi che non vi siano graffi, intaccature o altri difetti.

Pulizia: Utilizzare un solvente non alogenato come alcol isopropilico o acetone per rimuovere olio, sporco o grasso. Dopo la pulizia, indossare guanti di cotone puliti quando si maneggiano le leghe di titanio per evitare la ricontaminazione.

Una pulizia accurata aiuta a evitare la contaminazione del materiale durante il processo di piegatura e garantisce la qualità della lavorazione.

Selezione e configurazione del dispositivo

Utilizzare gli strumenti e le attrezzature adeguati e impostarli correttamente per ottenere curve precise.

Fissaggio: Utilizzare morsetti o morse per fissare il titanio per evitare scivolamenti durante la piega.

Strumenti: scegli lo strumento di piegatura giusto, come una pressa per assi o una pressa piegatrice, e assicurati che sia impostato correttamente.

Riscaldamento: quando necessario, utilizzare uno strumento di riscaldamento, come una torcia a propano o un riscaldatore a induzione, per riscaldare uniformemente il titanio e ridurre il rischio di crepe.

Una corretta configurazione e funzionamento dell'attrezzatura può aiutare a migliorare la precisione di piegatura e ridurre i difetti.

Determinare il raggio di curvatura

Le leghe di titanio hanno un basso allungamento, quindi la scelta del raggio di curvatura è fondamentale.

Selezione del raggio: un raggio di curvatura più ampio aiuta a prevenire crepe o deformazioni. Il raggio specifico dipende dallo spessore e dal tipo di lega di titanio.

Assicurarsi che la geometria di piegatura soddisfi i requisiti, soprattutto nelle applicazioni che richiedono un'elevata precisione.

Simulazione, test e calibrazione

Prima della piegatura vera e propria, vengono eseguiti test simulati su rottami della stessa lega di titanio per ottimizzare i parametri di processo.

Test: valutare il comportamento del materiale sotto pressione o calore per identificare il fenomeno del "ritorno elastico".

Regolazione: in base ai risultati del test, regolare le impostazioni dell'attrezzatura per compensare il ritorno elastico e assicurarsi che la piega finale raggiunga l'angolo desiderato.

Scegli diversi metodi di piegatura

Piegatura rotativa

La piegatura rotativa è un metodo per controllare con precisione il raggio e l'angolo di curvatura ruotando lo stampo e il mandrino, adatto per la piegatura ad alta precisione di tubi in lega di titanio.

Vantaggi: Può ottenere una piegatura ad alta precisione ed è adatto per la lavorazione di forme complesse.

Prodotti applicabili: Utilizzato principalmente per la piegatura di tubi a parete sottile in lega di titanio.

Piegatura CNC

La piegatura CNC utilizza la tecnologia CNC per ottenere un controllo automatizzato per garantire precisione e coerenza di piegatura. È adatto per forme complesse e produzione di piccoli lotti per ottenere un controllo automatizzato per garantire precisione e coerenza di piegatura.

Vantaggi: alta precisione, alta efficienza, adatto per forme complesse e produzione di piccoli lotti.

Prodotti applicabili: adatto per la lavorazione di piegatura di piastre in lega di titanio, tubi a parete sottile, ecc.

Flessione idraulica

La piegatura idraulica è alimentata da un sistema idraulico ed è adatta per la piegatura di materiali di grandi dimensioni e pareti spesse.

Vantaggi: in grado di gestire materiali in lega di titanio più spessi e adatto per la produzione di massa.

Prodotti applicabili: Utilizzato principalmente per piegare piastre in lega di titanio e tubi a pareti spesse.

Calandratura

La curvatura a rulli realizza la piegatura continua di piastre in lega di titanio attraverso la rotazione dei rulli ed è adatta per la lavorazione di piegatura ad ampio raggio.

Vantaggi: Adatto per la curvatura ad ampio raggio e può lavorare continuamente pezzi di grandi dimensioni.

Prodotti applicabili: Adatto per piastre in lega di titanio a parete sottile.

Piegatura pressa piegatrice

Utilizzando gli stampi superiore e inferiore della piegatrice, la piegatura delle piastre in lega di titanio si ottiene attraverso la pressione, adatta per la produzione di piccoli e medi lotti.

Vantaggi: Adatto per la produzione di piccoli e medi lotti e può ottenere una piegatura ad alta precisione.

Prodotti applicabili: Utilizzato principalmente per la lavorazione di piegatura di piastre in lega di titanio.

Precauzioni per la piegatura del titanio

Controllo del ritorno elastico: La lega di titanio ha un grande modulo elastico ed è soggetta a ritorno elastico dopo la flessione. È necessario riservare un'adeguata quantità di ritorno elastico prima della piegatura per garantire la precisione dimensionale del prodotto finale.

Controllo della temperatura: Durante la piegatura a caldo, la plasticità della lega di titanio aumenta con l'aumentare della temperatura. Tuttavia, una temperatura troppo elevata può causare il danneggiamento del film di ossido e influire sulle proprietà del materiale. Pertanto, è necessario controllare accuratamente la temperatura e il tempo di riscaldamento.

Lubrificazione e raffreddamento: Durante il processo di piegatura, una corretta lubrificazione può ridurre l'attrito, ridurre l'usura dell'utensile e migliorare la qualità della superficie. Per la piegatura a caldo, anche la velocità di raffreddamento deve essere controllata per evitare sollecitazioni interne.

Post-elaborazione: Dopo la piegatura, può essere necessaria la ricottura di distensione per eliminare le sollecitazioni interne e migliorare le proprietà del materiale. Inoltre, potrebbe essere necessario pulire e lucidare la superficie per rimuovere lo strato di ossido e migliorare la qualità della superficie.

Problemi comuni nel processo di piegatura

Screpolature e affaticamento

Causa: le leghe di titanio hanno un'elevata resistenza e una bassa duttilità, che possono facilmente portare a crepe e affaticamento.

Soluzione:

• Evitare una flessione eccessiva: applicare una pressione costante per evitare di superare il limite del materiale per evitare crepe.
• Trattamento termico pre-piegatura: migliora la duttilità delle leghe di titanio attraverso il trattamento di ricottura e riduce il rischio di fessurazioni.
• Ispezione e pulizia della superficie: ispezionare accuratamente la superficie del materiale prima della piegatura per rimuovere difetti e contaminanti.
• Ispezione post-piegatura: utilizzare metodi di controllo non distruttivi, come i liquidi penetranti, per verificare la presenza di crepe dopo la piegatura.

Contraccolpo

Causa: La lega di titanio ha la tendenza a tornare alla sua forma originale dopo la piegatura, cioè il ritorno elastico.

Soluzione:

• Piegatura eccessiva: Piegatura eccessiva moderata per compensare il ritorno elastico.
• Controllo del riscaldamento: mantenere una temperatura di riscaldamento uniforme per ridurre il ritorno elastico.
• Ricottura di distensione: la ricottura di distensione viene eseguita dopo la piegatura per ridurre le sollecitazioni residue e ridurre il ritorno elastico.

Danni superficiali e usura

Causa: L'attrito tra il titanio e gli utensili di piegatura può causare danni alla superficie.

Soluzione:

• Lubrificazione: utilizzare un lubrificante compatibile con il titanio, come il bisolfuro di molibdeno, per ridurre l'attrito.
• Selezione degli utensili: utilizzare strumenti lisci e ben mantenuti per evitare graffi causati da strumenti ruvidi o affilati.

Piegatura imprecisa

Causa: Mancanza di un controllo preciso durante il processo di piegatura, con conseguente curvatura imprecisa.

Soluzione:

• Calibrazione degli utensili: assicurati che tutti gli strumenti e le macchine di piegatura siano calibrati correttamente, utilizzando controlli digitali e apparecchiature di misurazione per una maggiore precisione.
• Test fittizi: esegui test simulati utilizzando materiale di scarto per mettere a punto le impostazioni e determinare l'angolo di piegatura corretto.
• Pressione continua: applicare una pressione costante e uniforme durante tutto il processo di piegatura per evitare forze improvvise o irregolari che possono causare pieghe imprecise.

Problemi di riscaldamento

Causa: un riscaldamento improprio può causare ossidazione, infragilimento e flessione irregolare.

Soluzione:

• Monitoraggio della temperatura: utilizzare un pastello termico o un termometro a infrarossi per monitorare la temperatura della lega di titanio per evitare il surriscaldamento.
• Riscaldamento uniforme: riscaldare la lega di titanio in modo uniforme nell'area di piegatura per evitare deformazioni e piegature incoerenti.
• Controllo del raffreddamento: lasciare raffreddare gradualmente la lega di titanio dopo la piegatura per evitare sollecitazioni e deformazioni causate da un rapido raffreddamento.

Domande frequenti

Come si piega il titanio senza danneggiarlo?

Utilizzare una piegatubi o una pressa per alberi, applicare lubrificante, mantenere la temperatura tra 540°C e 730°C ed evitare il surriscaldamento.

Quali strumenti sono necessari per piegare il titanio?

Cannelli a propano o ossicombustione, presse assiali, curvatubi idraulica, morse, morse.

Qual è il metodo di riscaldamento migliore per piegare il titanio?

Le torce a propano o ossicombustione si riscaldano da 540 °C a 730 °C, evitano il surriscaldamento e utilizzano l'argon per prevenire l'ossidazione.

Come si ottiene una piegatura precisa del titanio?

Utilizzare una piegatubi e un mandrino dedicati, controllare la pressione e la velocità e lubrificare per ridurre l'attrito.

Qual è la differenza tra piegare il titanio sottile e piegare il titanio spesso?

Differenza tra piegare il titanio sottile e il titanio spesso: il titanio sottile utilizza la formatura a freddo, il titanio spesso necessita di formatura a caldo e il titanio spesso ha una maggiore rigidità.

Come si evita che il titanio torni indietro dopo la flessione?

Piegatura eccessiva: Impostare l'angolo di piegatura su 87° o 88° per compensare il ritorno elastico.

Riscaldamento: Riscalda il titanio fino a renderlo di colore rosso scuro, soprattutto per le curve più grandi.

Attrezzatura: Utilizzare una pressa piegatrice o una piegatrice a tre rulli per assicurarsi che il titanio sia fissato saldamente.

Calcolo accurato: calcola e regola la quantità di ritorno elastico durante il processo di piegatura per garantire un controllo preciso.