Bend Titanium: подробное руководство

Металлический титан широко используется в аэрокосмической, медицинской, химической и других областях благодаря своей превосходной прочности, низкой плотности и отличной коррозионной стойкости. Гибка является одним из наиболее часто используемых процессов формовки при обработке металлического титана.

С помощью гибки титановые материалы могут быть обработаны в различные сложные формы для удовлетворения потребностей различных областей применения.

Узнайте о типах гибки

Методы обработки гибки титанового сплава в основном включают холодную и горячую гибку.

Холодная гибка титана

Холодная гибка – это процесс гибки титановых сплавов при комнатной температуре, подходит для тонкостенных материалов с высокой точностью и хорошим качеством поверхности.

Распространенные методы: гибка с ЧПУ, гибка под прессом, гибка валков.

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.

Ключевые факторы: радиус изгиба, угол, толщина и пружинение. Правильный выбор параметров и отжиг помогают предотвратить переломы и уменьшить количество дефектов.

Горячая гибка титана

Горячая гибка включает в себя нагрев титановых сплавов для улучшения пластичности, снижения напряжения и улучшения формуемости.

Распространенные методы: Ротационная гибка, гидравлическая гибка.

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.

Процесс горячей гибки включает в себя:

Метод нагрева: Распространенные методы нагрева включают нагревание в печи и высокочастотный индукционный нагрев. Высокочастотный индукционный нагрев позволяет добиться локального нагрева и снизить потребление энергии.

Контроль температуры: Диапазон температур термической деформации титанового сплава узок, и температуру нагрева необходимо точно контролировать. Обычно от 700°C до 900°C.

Время изоляции: После нагрева необходимо поддерживать определенное время изоляции, чтобы обеспечить равномерный нагрев материала. Слишком долгое время изоляции может привести к образованию грубых зерен и повлиять на свойства материала.

Охлаждение и последующая обработка после горячей гибки: Метод охлаждения после горячей гибки оказывает важное влияние на свойства материала. Как правило, используется воздушное или водяное охлаждение, а конкретный метод определяется в соответствии с требованиями к материалу и технологическому процессу. Кроме того, после горячей гибки может потребоваться отжиг для снятия напряжения для устранения внутренних напряжений и улучшения свойств материала.

Подготовка перед гибкой

Понимание свойств материалов

Разные марки титановых сплавов имеют свои особенности, которые влияют на их характеристики на изгиб.

Титан Grade 2: Промышленный чистый титан, обладает высокой пластичностью и легко гнется.

Титановый сплав Grade 5: Ти-6Ал-4В обладает более высокой прочностью, но меньшей пластичностью и требует особого внимания при изгибе.

Понимание особенностей используемого титанового сплава поможет выбрать подходящий способ обработки и параметры.

Осмотр и очистка поверхностей

Титановые сплавы чувствительны к поверхностным дефектам, которые могут привести к образованию трещин или разрушению материала.

Осмотр: Внимательно осмотрите поверхность материала, чтобы убедиться в отсутствии царапин, зазубрин или других дефектов.

Очистка: Используйте негалогенированный растворитель, такой как изопропиловый спирт или ацетон, для удаления масла, грязи или жира. После очистки надевайте чистые хлопчатобумажные перчатки при работе с титановыми сплавами, чтобы предотвратить повторное загрязнение.

Тщательная очистка помогает избежать загрязнения материала в процессе гибки и обеспечивает качество обработки.

Выбор и настройка устройства

Используйте подходящие инструменты и оборудование и настройте их правильно, чтобы добиться точных изгибов.

Крепление: Используйте зажимы или тиски для фиксации титана, чтобы предотвратить скольжение во время изгиба.

Инструменты: Выберите правильный гибочный инструмент, такой как осевой пресс или листогибочный пресс, и убедитесь, что он настроен правильно.

Нагрев: При необходимости используйте нагревательный инструмент, такой как пропановая горелка или индукционный нагреватель, чтобы равномерно нагреть титан, чтобы снизить риск растрескивания.

Правильная настройка и эксплуатация оборудования могут помочь повысить точность гибки и уменьшить количество дефектов.

Определение радиуса сгиба

Титановые сплавы имеют низкое удлинение, поэтому выбор радиуса изгиба имеет решающее значение.

Выбор радиуса: больший радиус изгиба помогает предотвратить образование трещин или деформаций. Удельный радиус зависит от толщины и типа титанового сплава.

Убедитесь, что геометрия изгиба соответствует требованиям, особенно в приложениях, требующих высокой точности.

Имитационные испытания и калибровка

Перед фактическим изгибом проводятся моделируемые испытания лома того же титанового сплава для оптимизации параметров процесса.

Тестирование: Оцените поведение материала под давлением или при нагревании, чтобы выявить явление «пружинения».

Регулировка: На основе результатов испытаний отрегулируйте настройки оборудования, чтобы компенсировать пружинение и убедиться, что окончательный изгиб достигает желаемого угла.

Выбирайте различные способы гибки

Поворотный изгиб

Ротационная гибка – это метод точного контроля радиуса и угла изгиба путем вращения матрицы и оправки, который подходит для высокоточной гибки труб из титанового сплава.

Преимущества: Позволяет добиться высокоточной гибки и подходит для обработки сложных форм.

Применимые продукты: В основном используется для гибки тонкостенных труб из титанового сплава.

Гибка с ЧПУ

При гибке с ЧПУ используется технология ЧПУ для достижения автоматизированного управления для обеспечения точности и стабильности гибки. Он подходит для сложных форм и мелкосерийного производства для достижения автоматизированного управления для обеспечения точности и стабильности гибки.

Преимущества: высокая точность, высокая эффективность, подходит для сложных форм и мелкосерийного производства.

Применяемая продукция: подходит для гибочной обработки пластин из титанового сплава, тонкостенных труб и т.д.

Гидравлическая гибка

Гидравлическая гибка приводится в действие гидравлической системой и подходит для гибки крупногабаритных и толстостенных материалов.

Преимущества: Способен работать с более толстыми материалами из титановых сплавов и подходит для массового производства.

Применимые продукты: В основном используется для гибки пластин из титанового сплава и толстостенных труб.

Гибка валков

Гибка валков осуществляет непрерывную гибку пластин из титанового сплава за счет вращения роликов и подходит для гибки с большим радиусом.

Преимущества: Подходит для гибки с большим радиусом и может непрерывно обрабатывать детали большого размера.

Применимые продукты: Подходит для тонкостенных пластин из титанового сплава.

Гибка листогибочного пресса

С помощью верхней и нижней форм гибочного станка гибка пластин из титанового сплава достигается за счет давления, что подходит для мелкосерийного и среднесерийного производства.

Преимущества: Подходит для мелкосерийного и среднесерийного производства, а также позволяет добиться высокоточной гибки.

Применимые продукты: В основном используется для гибочной обработки пластин из титанового сплава.

Меры предосторожности при гибке титана

Контроль пружинения: Титановый сплав имеет большой модуль упругости и склонен к пружинению после изгиба. Перед гибкой необходимо зарезервировать соответствующее количество пружинения, чтобы обеспечить точность размеров конечного продукта.

Контроль температуры: При горячей гибке пластичность титанового сплава увеличивается с повышением температуры. Однако слишком высокая температура может привести к повреждению оксидной пленки и повлиять на свойства материала. Поэтому необходимо точно контролировать температуру и время нагрева.

Смазка и охлаждение: В процессе гибки надлежащая смазка может уменьшить трение, уменьшить износ инструмента и улучшить качество поверхности. При горячей гибке скорость охлаждения также необходимо контролировать, чтобы избежать внутренних напряжений.

Постобработка: После изгиба может потребоваться отжиг для снятия напряжения для устранения внутренних напряжений и улучшения свойств материала. Кроме того, поверхность может нуждаться в очистке и полировке, чтобы удалить оксидный слой и улучшить качество поверхности.

Распространенные проблемы в процессе гибки

Растрескивание и усталость

Причина: Титановые сплавы обладают высокой прочностью и низкой пластичностью, что может легко привести к растрескиванию и усталости.

Решение:

• Избегайте чрезмерного изгиба: Прилагайте постоянное давление, чтобы не превысить предел материала для предотвращения растрескивания.
• Термическая обработка перед изгибом: Улучшите пластичность титановых сплавов за счет обработки отжигом и снизьте риск растрескивания.
• Осмотр и очистка поверхности: Тщательно осмотрите поверхность материала перед изгибом, чтобы удалить дефекты и загрязнения.
• Контроль после изгиба: Используйте методы неразрушающего контроля, такие как капиллярное испытание красителем, для проверки трещин после изгиба.

Рикошет

Причина: Титановый сплав имеет тенденцию возвращаться к своей первоначальной форме после изгиба, т.е. пружинить.

Решение:

• Перегиб: Умеренный перегиб для компенсации пружинения.
• Управление нагревом: поддерживайте равномерную температуру нагрева для уменьшения пружинения.
• Отжиг для снятия напряжения: Отжиг для снятия напряжения выполняется после изгиба для снижения остаточного напряжения и уменьшения пружинения.

Поверхностные повреждения и износ

Причина: Трение между титаном и изгибающими инструментами может привести к повреждению поверхности.

Решение:

• Смазка: Используйте смазку, совместимую с титаном, такую как дисульфид молибдена, для уменьшения трения.
• Выбор инструмента: Используйте гладкие, ухоженные инструменты, чтобы избежать царапин, вызванных грубыми или острыми инструментами.

Неточный изгиб

Причина: Отсутствие точного контроля в процессе гибки, что приводит к неточным изгибам.

Решение:

• Калибровка инструмента: Убедитесь, что все гибочные инструменты и станки правильно откалиброваны, используя цифровое управление и измерительное оборудование для повышения точности.
• Фиктивные тесты: Проведите пробные тесты с использованием отходов для точной настройки параметров и определения правильного угла изгиба.
• Постоянное давление: Применяйте постоянное, равномерное давление на протяжении всего процесса изгиба, чтобы избежать резких или неравномерных сил, которые могут привести к неточным изгибам.

Проблемы с нагревом

Причина: Неправильный нагрев может привести к окислению, охрупчиванию и неравномерному изгибу.

Решение:

• Мониторинг температуры: используйте термокарандаш или инфракрасный термометр для контроля температуры титанового сплава, чтобы избежать перегрева.
• Равномерный нагрев: равномерно нагрейте титановый сплав в области изгиба, чтобы предотвратить деформацию и неравномерный изгиб.
• Управление охлаждением: Дайте титановому сплаву постепенно остыть после изгиба, чтобы избежать напряжения и деформации, вызванных быстрым охлаждением.

Вопросы и ответы

Как согнуть титан, не повредив его?

Используйте трубогибочный станок или оправочный пресс, наносите смазку, поддерживайте температуру от 540°C до 730°C и избегайте перегрева.

Какие инструменты нужны для гнутости титана?

Пропановые или кислородно-топливные паяльные лампы, осевые прессы, гидравлический трубогиб, тиски, зажимы.

Какой метод нагрева лучше всего подходит для гибки титана?

Горелки с пропановым или кислородным топливом нагреваются до 540–730 °C, предотвращают перегрев и используют аргон для предотвращения окисления.

Как добиться точной гибки титана?

Используйте специальный трубогибочный станок и оправку, контролируйте давление и скорость, а также смазывайте для уменьшения трения.

В чем разница между гибкой тонкого титана и гибкой толстого титана?

Разница между гибкой тонкого титана и толстого титана: тонкий титан использует холодную штамповку, толстый титан нуждается в горячей штамповке, а толстый титан имеет более высокую жесткость.

Как предотвратить отпружинивание титана после изгиба?

Перегиб: установите угол изгиба на 87° или 88°, чтобы компенсировать пружинение.

Нагрев: Нагрейте титан до темно-красного цвета, особенно для больших изгибов.

Оборудование: Используйте листогибочный пресс или трехроликовый гибочный станок, чтобы обеспечить надежную фиксацию титана.

Точный расчет: Рассчитайте и отрегулируйте величину пружинения в процессе гибки для обеспечения точного контроля.