Bend Titanium: um guia completo

O metal titânio é amplamente utilizado nos campos aeroespacial, médico, químico e outros devido à sua excelente resistência, baixa densidade e excelente resistência à corrosão. A dobra é um dos processos de conformação comumente usados no processamento de metal de titânio.

Através da dobra, os materiais de titânio podem ser processados em várias formas complexas para atender às necessidades de diferentes campos de aplicação.

Saiba mais sobre os tipos de dobra

Os métodos de processamento de dobra de liga de titânio incluem principalmente dobra a frio e dobra a quente.

Titânio de dobra a frio

A dobra a frio é o processo de dobrar ligas de titânio à temperatura ambiente, adequado para materiais de paredes finas com alta precisão e boa qualidade de superfície.

Métodos comuns: dobra CNC, dobra de prensa, dobra de rolo.

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.

Fatores-chave: Raio de curvatura, ângulo, espessura e retorno elástico. A seleção e o recozimento adequados dos parâmetros ajudam a prevenir fraturas e reduzir defeitos.

Titânio de dobra a quente

A dobra a quente envolve o aquecimento de ligas de titânio para melhorar a plasticidade, reduzir o estresse e aumentar a conformabilidade.

Métodos comuns: dobra rotativa, dobra hidráulica.

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.

O processo de dobra a quente inclui:

Método de aquecimento: Os métodos de aquecimento comuns incluem aquecimento do forno e aquecimento por indução de alta frequência. O aquecimento por indução de alta frequência pode alcançar aquecimento local e reduzir o consumo de energia.

Controle de temperatura: A faixa de temperatura de deformação térmica da liga de titânio é estreita e a temperatura de aquecimento precisa ser controlada com precisão. Geralmente entre 700°C e 900°C.

Tempo de isolamento: Após o aquecimento, um certo tempo de isolamento precisa ser mantido para garantir o aquecimento uniforme do material. Um tempo de isolamento muito longo pode causar grãos grossos e afetar as propriedades do material.

Resfriamento e pós-processamento após dobra a quente: O método de resfriamento após a dobra a quente tem um impacto importante nas propriedades do material. Geralmente, o resfriamento a ar ou a água é usado, e o método específico é determinado de acordo com os requisitos do material e do processo. Além disso, o recozimento de alívio de tensão pode ser necessário após a dobra a quente para eliminar a tensão interna e melhorar as propriedades do material.

Preparação antes de dobrar

Entendendo as propriedades do material

Diferentes graus de ligas de titânio têm suas próprias características que afetam seu desempenho de flexão.

Titânio grau 2: Titânio puro industrial, possui alta ductilidade e é fácil de dobrar.

Liga de titânio grau 5: Ti-6Al-4V tem maior resistência, mas menor ductilidade e requer atenção especial ao dobrar.

Compreender as características da liga de titânio usada ajudará a escolher o método e os parâmetros de processamento apropriados.

Inspeção e limpeza de superfícies

As ligas de titânio são sensíveis a defeitos superficiais que podem levar a rachaduras ou falhas de material.

Inspeção: Inspecione cuidadosamente a superfície do material para garantir que não haja arranhões, cortes ou outros defeitos.

Limpeza: Use um solvente não halogenado, como álcool isopropílico ou acetona, para remover óleo, sujeira ou graxa. Após a limpeza, use luvas de algodão limpas ao manusear ligas de titânio para evitar a recontaminação.

A limpeza completa ajuda a evitar a contaminação do material durante o processo de dobra e garante a qualidade do processamento.

Seleção e configuração de dispositivos

Use as ferramentas e equipamentos adequados e configure-os corretamente para obter curvas precisas.

Fixação: Use grampos ou tornos para prender o titânio para evitar escorregar durante a dobra.

Ferramentas: Escolha a ferramenta de dobra certa, como uma prensa de eixo ou dobradeira, e certifique-se de que esteja configurada corretamente.

Aquecimento: Quando necessário, use uma ferramenta de aquecimento, como um maçarico de propano ou aquecedor por indução, para aquecer uniformemente o titânio e reduzir o risco de rachaduras.

A configuração e operação adequadas do equipamento podem ajudar a melhorar a precisão da dobra e reduzir os defeitos.

Determine o raio da dobra

As ligas de titânio têm baixo alongamento, portanto, a escolha do raio de curvatura é crítica.

Seleção de raio: Um raio de curvatura maior ajuda a evitar rachaduras ou deformações. O raio específico depende da espessura e do tipo de liga de titânio.

Certifique-se de que a geometria da dobra atenda aos requisitos, especialmente em aplicações que exigem alta precisão.

Simulação, teste e calibração

Antes da dobra real, são realizados testes simulados em sucata da mesma liga de titânio para otimizar os parâmetros do processo.

Teste: Avalie o comportamento do material sob pressão ou calor para identificar o fenômeno de "retorno elástico".

Ajuste: Com base nos resultados do teste, ajuste as configurações do equipamento para compensar o retorno elástico e garantir que a curva final atinja o ângulo desejado.

Escolha diferentes métodos de dobra

Dobra de tração rotativa

A dobra rotativa é um método de controlar com precisão o raio e o ângulo de curvatura, girando a matriz e o mandril, o que é adequado para dobra de alta precisão de tubos de liga de titânio.

Vantagens: Pode alcançar dobra de alta precisão e é adequado para processar formas complexas.

Produtos aplicáveis: Usado principalmente para dobrar tubos de paredes finas de liga de titânio.

Dobra CNC

A dobra CNC usa tecnologia CNC para obter controle automatizado para garantir precisão e consistência de dobra. É adequado para formas complexas e produção de pequenos lotes para obter controle automatizado para garantir precisão e consistência de dobra.

Vantagens: alta precisão, alta eficiência, adequado para formas complexas e produção de pequenos lotes.

Produtos aplicáveis: adequado para processamento de dobra de placas de liga de titânio, tubos de paredes finas, etc.

Dobra hidráulica

A dobra hidráulica é alimentada por um sistema hidráulico e é adequada para dobrar materiais de grande porte e paredes espessas.

Vantagens: Capaz de lidar com materiais de liga de titânio mais espessos e adequado para produção em massa.

Produtos aplicáveis: Usado principalmente para dobrar placas de liga de titânio e tubos de paredes espessas.

Dobra de rolo

A dobra de rolos realiza a dobra contínua de placas de liga de titânio através da rotação de rolos e é adequada para processamento de dobra de grande raio.

Vantagens: Adequado para dobra de grande raio e pode processar continuamente peças de trabalho de tamanho longo.

Produtos aplicáveis: Adequado para placas de liga de titânio de paredes finas.

Dobra do freio de prensa

Usando os moldes superior e inferior da máquina de dobra, a dobra de placas de liga de titânio é obtida por meio de pressão, o que é adequado para produção de pequenos e médios lotes.

Vantagens: Adequado para produção de pequenos e médios lotes e pode obter dobra de alta precisão.

Produtos aplicáveis: Usado principalmente para processamento de dobra de placas de liga de titânio.

Precauções para dobrar titânio

Controle de retorno elástico: A liga de titânio tem um grande módulo de elasticidade e é propensa a retorno elástico após a flexão. É necessário reservar uma quantidade adequada de retorno elástico antes de dobrar para garantir a precisão dimensional do produto final.

Controle de temperatura: Durante a dobra a quente, a plasticidade da liga de titânio aumenta com o aumento da temperatura. No entanto, uma temperatura muito alta pode causar danos ao filme de óxido e afetar as propriedades do material. Portanto, é necessário controlar com precisão a temperatura e o tempo de aquecimento.

Lubrificação e resfriamento: Durante o processo de dobra, a lubrificação adequada pode reduzir o atrito, reduzir o desgaste da ferramenta e melhorar a qualidade da superfície. Para dobra a quente, a taxa de resfriamento também precisa ser controlada para evitar tensões internas.

Pós-processamento: Após a dobra, o recozimento de alívio de tensão pode ser necessário para eliminar o estresse interno e melhorar as propriedades do material. Além disso, a superfície pode precisar ser limpa e polida para remover a camada de óxido e melhorar a qualidade da superfície.

Problemas comuns no processo de dobra

Rachaduras e fadiga

Causa: As ligas de titânio têm alta resistência e baixa ductilidade, o que pode facilmente levar a rachaduras e fadiga.

Solução:

• Evite flexão excessiva: Aplique pressão constante para evitar exceder o limite de material para evitar rachaduras.
• Tratamento térmico de pré-flexão: Melhore a ductilidade das ligas de titânio por meio do tratamento de recozimento e reduza o risco de rachaduras.
• Inspeção e limpeza de superfícies: Inspecione minuciosamente a superfície do material antes de dobrar para remover defeitos e contaminantes.
• Inspeção pós-dobra: Use métodos de teste não destrutivos, como teste de penetrante de corante, para verificar se há rachaduras após a dobra.

Rebote

Causa: A liga de titânio tende a retornar à sua forma original após a dobra, ou seja, retorno elástico.

Solução:

• Sobreflexão: Flexão moderada para compensar o retorno elástico.
• Controle de aquecimento: Mantenha a temperatura de aquecimento uniforme para reduzir o retorno elástico.
• Recozimento de alívio de tensão: O recozimento de alívio de tensão é realizado após a dobra para reduzir a tensão residual e reduzir o retorno elástico.

Danos e desgaste da superfície

Causa: O atrito entre o titânio e as ferramentas de dobra pode causar danos à superfície.

Solução:

• Lubrificação: Use um lubrificante compatível com titânio, como dissulfeto de molibdênio, para reduzir o atrito.
• Seleção de ferramentas: Use ferramentas suaves e bem conservadas para evitar arranhões causados por ferramentas ásperas ou afiadas.

Flexão imprecisa

Causa: Falta de controle preciso durante o processo de dobra, resultando em dobras imprecisas.

Solução:

• Calibração da ferramenta: Certifique-se de que todas as ferramentas e máquinas de dobra estejam devidamente calibradas, usando controles digitais e equipamentos de medição para maior precisão.
• Testes fictícios: Execute testes simulados usando material de sucata para ajustar as configurações e determinar o ângulo de dobra correto.
• Pressão contínua: Aplique pressão constante e uniforme durante todo o processo de dobra para evitar forças repentinas ou desiguais que podem causar dobras imprecisas.

Problemas de aquecimento

Causa: O aquecimento inadequado pode causar oxidação, fragilização e flexão irregular.

Solução:

• Monitoramento de temperatura: Use um giz de cera térmico ou termômetro infravermelho para monitorar a temperatura da liga de titânio para evitar superaquecimento.
• Aquecimento uniforme: Aqueça a liga de titânio uniformemente na área de dobra para evitar empenamento e flexão inconsistente.
• Controle de resfriamento: Deixe a liga de titânio esfriar gradualmente após a dobra para evitar estresse e deformação causados pelo resfriamento rápido.

Perguntas Freqüentes

Como você dobra o titânio sem danificá-lo?

Use uma dobradeira de tubos ou prensa de mandril, aplique lubrificante, mantenha a temperatura entre 540°C e 730°C e evite o superaquecimento.

Quais ferramentas são necessárias para dobrar o titânio?

Maçaricos de propano ou oxicorte, prensas axiais, dobrador de tubos hidráulicos, tornos, braçadeiras.

Qual método de aquecimento é melhor para dobrar titânio?

As tochas de propano ou oxicombustível aquecem a 540 ° C a 730 ° C, evitam o superaquecimento e usam argônio para evitar a oxidação.

Como você consegue uma flexão precisa do titânio?

Use um dobrador de tubo e mandril dedicados, controle a pressão e a velocidade e lubrifique para reduzir o atrito.

Qual é a diferença entre dobrar titânio fino e dobrar titânio grosso?

Diferença entre dobrar titânio fino e titânio grosso: O titânio fino usa conformação a frio, o titânio espesso precisa de conformação a quente e o titânio espesso tem maior rigidez.

Como você evita que o titânio salte para trás após a dobra?

Sobreflexão: Defina o ângulo de curvatura para 87° ou 88° para compensar o retorno elástico.

Aquecimento: Aqueça o titânio até uma cor vermelha escura, especialmente para curvas maiores.

Equipamento: Use uma dobradeira de prensa ou dobradeira de três rolos para garantir que o titânio esteja firmemente fixado.

Cálculo preciso: Calcule e ajuste a quantidade de retorno elástico durante o processo de dobra para garantir um controle preciso.