Com a component clau dels recipients a pressió-de gamma alta, la qualitat de fabricació dels capçals de titani està directament relacionada amb la seguretat i la fiabilitat dels equips en entorns durs. L'aliatge de titani s'utilitza àmpliament en camps químics, energètics, aeroespacials i altres a causa de la seva alta resistència, baixa densitat, excel·lent resistència a la corrosió i bon rendiment a alta temperatura, però la seva dificultat de processament també és significativament superior a la dels metalls ordinaris. A continuació es mostra una explicació sistemàtica del procés de fabricació i control de qualitat dels capçals de titani basant-se en les característiques dels materials d'aliatge de titani.
Característiques dels materials d'aliatge de titani i reptes de processament
Els aliatges de titani són propensos als problemes següents en el mecanitzat:
Alta activitat química: fàcil de reaccionar amb oxigen, nitrogen, hidrogen i altres elements a altes temperatures, donant lloc a fragilitat;
Poca conductivitat tèrmica: la calor és fàcil de concentrar durant el processament, cosa que agreuja el desgast de l'eina i la deformació del material;
Mòdul elàstic baix: gran rebot després de la formació, precisió dimensional difícil de controlar;
Poca resistència al desgast: fàcil d'unir amb motlles, afectant la qualitat de la superfície.
Per tant, la fabricació de capçals de titani requereix mesures de procés especials per a les característiques anteriors.
Procés d'emmotllament de filatura: conformació de precisió i control del procés
Principi de procés i adaptabilitat
La filatura s'estén gradualment mitjançant la deformació puntual local, que és adequada per als aliatges de titani, que són materials amb intervals de deformació estrets. En comparació amb l'estampació general, el filat pot reduir l'estrès sobtat i reduir el risc d'esquerdes, especialment indicat per a la fabricació de capçals de mida petita i mitjana- amb formes complexes.
Punts clau de la filatura d'aliatge de titani
Filatura-controlada a temperatura: sovint s'utilitza el filat amb calefacció (300-500 graus) per millorar la plasticitat del material i reduir les esquerdes.
Motlle i lubricació: el motlle ha de tenir una gran duresa i resistència al desgast, i la superfície sovint és cromada o recobriment especial; La lubricació s'ha de basar en lubricants a base de fluor o grafit- amb bona estabilitat a alta temperatura per evitar que el titani s'uneixi amb motlles;
Tractament tèrmic intermedi: el recuit (700-800 graus) s'ha de dur a terme entre múltiples sessions de filatura per eliminar l'enduriment i restaurar la plasticitat;
Coincidència de velocitat i alimentació: utilitzeu velocitats de rotació i velocitats d'alimentació més baixes per evitar el deteriorament del teixit a causa de l'acumulació de calor.
Procés de soldadura: integritat de la soldadura i garantia de rendiment del teixit
Selecció del mètode de soldadura
L'empalmament del cap de titani sovint adopta:
Soldadura amb gas inert de tungstè (GTAW): utilitzada per a plaques primes i soldadures crítiques;
Soldadura per arc de plasma (PAW): apta per a plaques mitjanes i pesades, amb una petita zona afectada per la calor-;
Soldadura per làser/feix d'electrons: s'utilitza en requisits d'alta-precisió amb una deformació mínima.
Control del procés de soldadura
Protecció de gas: s'ha d'utilitzar gas argó d'alta -puresa (superior o igual al 99,999%), i la coberta de la fregona i el dispositiu de protecció posterior s'han de dissenyar per evitar l'oxidació a la part posterior de la soldadura;
Paràmetres del procés: Controlar estrictament l'entrada de calor per evitar grans gruixuts o la formació de fases trencadisses;
Coincidència del material de soldadura: trieu filferros de soldadura homogenis al metall base o que tinguin elements de poca distància lliure, com ara ERTi-5, ERTi-7, etc.
Tractament tèrmic i proves posteriors-a la soldadura
Recuit d'alleujament de l'estrès: normalment es realitza a 500-600 graus per reduir l'estrès residual;
Tractament d'envelliment de la solució: adequat per o + aliatges de titani per millorar la resistència i la tenacitat;
Proves no-destructives: proves radiogràfiques (RT) o ultrasòniques (UT) al 100%, complementades amb proves de penetració (PT) per garantir que la soldadura estigui lliure de defectes.
Emmotllament d'estampació: precisió dimensional i control de qualitat superficial
Tractament de soldadura de panells
Control de l'alçada residual: l'alçada residual de la soldadura s'ha de suavitzar per estar a ras del metall base per evitar la concentració d'estrès i l'obstrucció del flux durant l'estampació;
Zona de transició suau: la transició entre la soldadura i el metall base ha de ser suau i el pendent no ha de ser superior a 1:4.
Paràmetres del procés d'estampació
Estampació en fred: adequat per a caps de paret-fines, però atenció a la compensació de rebot;
Estampació en calent: la temperatura habitual és de 600 a 800 graus per reduir la resistència a la deformació, però cal evitar la formació d'escala d'òxid;
Disseny del motlle: tenint en compte el rebot de l'aliatge de titani, la mida de la cavitat del motlle s'ha de corregir en conseqüència.
Qualitat de superfície i vores
Tractament de la capa d'òxid: després del termoconformat, cal dur a terme un decapat o una granalla de sorra per eliminar la capa d'òxid;
Processament de vora: el bisell es mecanitza per evitar micro-esquerdes causades pel tall tèrmic.
Tot el sistema de control de qualitat del procés
Inspecció de fàbrica de materials: comproveu el certificat del material, feu anàlisi espectral i re{0}}inspecció de propietats mecàniques;
Avaluació i supervisió del procés: cada procés ha de superar l'avaluació i l'inspector fa un seguiment dels processos clau al llarg del procés;
Tolerància de dimensió i posició: escaneig 3D o detecció de plantilla de curvatura i contorn;
Prova de rendiment final: inclosa prova de pressió d'aigua, prova d'estanqueïtat a l'aire i prova de corrosió per estrès (si escau).
Els capçals de titani es fabriquen amb una combinació de pràctiques d'avantguarda-en ciència dels materials, mecanitzat de plàstics i tecnologia de soldadura. Mitjançant la filatura refinada, la soldadura de protecció de gas inert i el procés d'estampació controlat, combinat amb un estricte control de qualitat del procés-, es pot assegurar que el capçal funcioni de manera estable durant molt de temps en condicions extremes com ara alta pressió, corrosió i radiació. En el futur, amb l'aplicació de la simulació numèrica, la detecció intel·ligent i altres tecnologies, la fabricació de capçals de titani es desenvoluparà encara més en la direcció de la precisió i la digitalització.
