Notícias

Aug 08, 2023

Titânio de formação a quente

Aproximadamente dois terços de todo o titânio produzido a cada ano são usados ​​em motores e estruturas de aeronaves. Foto cedida pela Airbus A Beckwood construiu esta prensa hidráulica de conformação a quente de 400 toneladas para uma grande

Aproximadamente dois terços de todo o titânio produzido a cada ano são usados ​​em motores e estruturas de aeronaves. Foto cortesia da Airbus

A Beckwood construiu esta prensa hidráulica de conformação a quente de 400 toneladas para um importante fornecedor de componentes estruturais aeroespaciais de titânio. A impressora possui placas de 48 por 96 polegadas capazes de atingir temperaturas de até 1.800 F. Foto cortesia da Beckwood Corp.

Os sistemas automatizados de portas isoladas contêm calor dentro da câmara de formação, permitindo acesso para carga e descarga de peças. Os operadores precisam de equipamento de proteção individual, incluindo luvas resistentes ao calor, proteção para os braços e proteção para os olhos. Foto cedida pela Beckwood Corp.

Esta prensa de conformação a quente é equipada com aquecedores elétricos de cartucho multizonas instalados em passagens perfuradas por pistola. Isso controla a temperatura em ± 10 F. Foto cortesia de Beckwood Corp.

O intenso calor gerado pela conformação a quente muitas vezes causa empenamento da matriz. Para neutralizar este efeito, a Beckwood desenvolveu a tecnologia de controle de nivelamento ativo (ALC). Usando um sistema de monitoramento de circuito fechado, o ALC mantém o paralelismo da cama para o êmbolo de ±0,004 polegada. Foto cedida pela Beckwood Corp.

A conformação a quente foi usada para criar esses componentes aeroespaciais de titânio. Foto cortesia MSM Aerospace Fabricators

O titânio tem a maior relação resistência/peso de qualquer metal. É tão forte quanto alguns aços, mas 45% mais leve. O titânio também é valorizado por sua resistência à corrosão, resistência à fadiga, resistência a rachaduras e capacidade de suportar temperaturas moderadamente altas sem rastejar.

Como resultado, o titânio é usado para fabricar uma variedade de componentes aeroespaciais, incluindo peças estruturais, costelas, paredes corta-fogo e trens de pouso. Em motores a jato, o titânio é usado em rotores, pás de compressores, componentes hidráulicos e nacelas. Na verdade, cerca de dois terços de todo o titânio produzido anualmente é utilizado em motores e estruturas de aeronaves. O Boeing 777 contém aproximadamente 59 toneladas métricas de titânio, enquanto o Airbus A340 contém 32 toneladas do metal.

As propriedades que tornam o titânio excelente para componentes aeroespaciais também dificultam sua formação. Técnicas padrão de conformação a frio podem ser usadas para formar muitas ligas de titânio. No entanto, o retorno elástico pode ser um problema e rachaduras nos raios de curvatura são comuns.

Adicionar calor ao processo resolve esses problemas. A conformação a quente é um processo que aquece o titânio e outras ligas de alta resistência a temperaturas extremas, o que permite que sejam conformadas na prensa enquanto estão em um estado macio e maleável. O processo de conformação a quente utiliza placas aquecidas para aquecer uma peça bruta fria ou ligeiramente aquecida durante o ciclo de prensagem. A introdução de calor dentro da prensa aumenta a capacidade de formar formas complexas em tonelagens mais baixas sem a preocupação de fratura, retorno elástico ou tensão residual. Como a maleabilidade do material é aumentada, as prensas de conformação a quente geralmente têm tonelagens muito mais baixas do que as prensas de conformação a frio que desempenham a mesma função.

O tempo de ciclo varia de 10 a 30 minutos. As peças entram frias, saem quentes e terminam com uma microestrutura semelhante à do início.

Os sistemas automatizados de portas isoladas contêm calor dentro da câmara de formação, permitindo acesso para carga e descarga de peças. Os operadores precisam de equipamento de proteção individual, incluindo luvas resistentes ao calor, proteção para os braços e proteção para os olhos. Foto cedida pela Beckwood Corp.

As peças acabadas não são macias. Normalmente, os engenheiros não precisam se preocupar em imprimir recursos de manuseio de material na peça ao removê-la da prensa. Como a mudança de temperatura entre a máquina e o chão de fábrica é tão significativa, a peça esfria até um estado não macio quase imediatamente quando a porta se abre.

Um processo semelhante é a formação superplástica (SPF). Na conformação a quente, a ferramenta e a peça bruta são aquecidas de 900 a 1.600 F. O SPF usa temperaturas mais altas – até 2.000 F – em conjunto com gás argônio para formar o metal. Durante o ciclo, o material aquecido é fixado entre uma matriz e uma placa. O gás argônio é então injetado na câmara de formação, empurrando a peça bruta para dentro da matriz. O tempo de ciclo varia de 20 a 40 minutos ou mais.