Metodo di raddrizzamento con scorrimento sotto vuoto per materiali in titanio

Il metodo di raddrizzatura con scorrimento sotto vuoto per i materiali in titanio è una tecnologia progettata per affrontare i problemi dell'elevato ritorno elastico e dell'elevata resistenza del titanio e delle leghe di titanio a temperatura ambiente, che rendono difficile soddisfare i requisiti della raddrizzatura convenzionale. A seconda della forma dei materiali in titanio (comepiastre, tubi, ecc.), i processi di raddrizzatura specifici variano.

 

 

 

Questo metodo è un metodo di raddrizzatura finale comunemente utilizzato per le piastre da aziende come Boeing. Il suo scopo principale è applicare pressione attraverso la differenza di pressione del vuoto, ottenere il raddrizzamento dello scorrimento combinato con l'alta temperatura e la ricottura completa per alleviare contemporaneamente lo stress. I passaggi specifici sono i seguenti:

 

• Preparazione per il caricamento nel forno: posizionare la piastra in titanio da raddrizzare su una piattaforma ceramica con planarità estremamente elevata all'interno di un forno per raddrizzatura con scorrimento sotto vuoto. Coprire la parte superiore della piastra con materiali isolanti termici in polvere come vermiculite, quindi avvolgere e sigillare lo strato più esterno con una pellicola di plastica resistente alle alte-temperature per formare uno spazio chiuso relativamente indipendente, che non solo garantisce l'effetto di isolamento termico ma pone anche le basi per la successiva applicazione di pressione attraverso la differenza di pressione.

 

• Evacuazione del vuoto e aumento della temperatura: evacuare il forno utilizzando un'unità per il vuoto come una pompa per vuoto a circolazione d'acqua-, che solitamente controlla il grado di vuoto entro un intervallo di 3325 - 7980Pa; allo stesso tempo, avvia gli elementi riscaldanti come gli elettrodi-raffreddati ad acqua per aumentare la temperatura. Adottare un metodo di riscaldamento lento per evitare nuove sollecitazioni nella piastra causate da un improvviso aumento della temperatura.

 

• Creep a temperatura costante: aumentare la temperatura fino all'intervallo di temperature di ricottura dei materiali in titanio, circa 580 - 650 gradi, e mantenere la temperatura costante per 5 - 8 ore. In questo stato, la resistenza allo scorrimento viscoso del materiale di titanio diminuisce e la pressione atmosferica esterna agisce uniformemente sulla piastra attraverso il film plastico, provocando la deformazione allo scorrimento viscoso delle parti piegate sotto l'azione combinata di pressione e alta temperatura, adattandosi gradualmente alla forma piatta della piattaforma ceramica. Nel frattempo vengono gradualmente eliminate anche le deformazioni e le tensioni residue interne ed esterne generate durante il processo produttivo.

 

• Raffreddamento e rimozione del forno: dopo aver completato la fase a temperatura costante, raffreddare il forno tramite dispositivi quali tubi raffreddati ad aria- collegati alla tubazione del vuoto. L'intero processo di raffreddamento può richiedere 20 - 30 ore. Quando la temperatura scende a circa 80 gradi, la piastra può essere rimossa dal forno. La piastra finita ha un'elevata planarità e quasi nessun ritorno elastico.

 

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Fonte immagine: RAPPORTO TECNICO NIPPON STEEL N. . 62 LUGLIO 1994

 

 

Per tubi in lega di titanio ad alta resistenza-con un carico di snervamento maggiore o uguale a 700 MPa, o tubi in lega di titanio a parete sottile-di diametro uguale-e non{3}}uguale-a diametro con un rapporto di diametro-grande che non può essere lavorato con macchine raddrizzatrici, viene adottato un metodo di raddrizzatura che combina un forno a vuoto verticale con peso proprio e tensione di contrappeso. I passaggi sono i seguenti:

 

• Pretrattamento dei tubi: per tubi a pareti sottili-con un rapporto di diametro-grande e spessore, inserire un tubo in acciaio di uguale-lunghezza all'interno del tubo per evitare che il tubo diventi ellittico durante il raddrizzamento; quindi praticare dei fori alle estremità superiore e inferiore del tubo e inserire rispettivamente le barre d'acciaio. L'asta d'acciaio superiore viene utilizzata per il sollevamento, mentre l'asta d'acciaio inferiore viene utilizzata per appendere i pesi.

 

• Configurazione di sollevamento e contrappeso: sollevare l'estremità superiore del tubo nel forno verticale per trattamento termico sotto vuoto attraverso l'asta di acciaio e appendere i pesi all'asta di acciaio inferiore. Il baricentro dei pesi deve coincidere con l'asse del tubo. È necessario calcolare con precisione la massa dei pesi, che dovrebbe soddisfare l'intervallo compreso tra "resistenza allo snervamento del tubo alla temperatura di trattamento termico × 10⁻⁴ ×-area della sezione trasversale del tubo - massa del tubo" e "3 × resistenza allo snervamento del tubo alla temperatura di trattamento termico × 10⁻⁴ × area della sezione trasversale del tubo - massa del tubo", in modo da evitare inefficienze raddrizzamento per peso insufficiente o allungamento del tubo per peso eccessivo.

 

• Evacuazione sotto vuoto e trattamento termico: innanzitutto, evacuare il forno fino a un grado di vuoto inferiore a 1×10⁻²Pa, quindi avviare il dispositivo di riscaldamento per aumentare la temperatura a 500 - 600 gradi e mantenere la temperatura per 5 - 8 ore. Sotto l'azione della propria gravità e della tensione dei pesi, il tubo subisce una deformazione per scorrimento lungo la direzione assiale, correggendo gradualmente le parti piegate.

 

• Completamento del raffreddamento: dopo il trattamento termico, riempire il forno con argon per un raffreddamento rapido. Quando la temperatura scende sotto i 100 gradi, il tubo può essere rimosso dal forno. La rettilineità del tubo trattato con questo metodo può essere inferiore o uguale a 1 mm/m, il che può soddisfare i requisiti di applicazioni ad alta-precisione.

 

Riferimenti:

[1] Mitsuo lshi, Yasutaka Ando, ​​Isao Nagai, 《RAPPORTO TECNICO NIPPON STEEL N. . 62 LUGLIO 1994 esprimereNIPPON ACCIAIO,1994,UDC621:46-47 https://www.nipponsteel.com/en/tech/report/nsc/pdf/6208.pdf