Bend Titanium: una guía completa

El metal de titanio es ampliamente utilizado en los campos aeroespacial, médico, químico y otros debido a su excelente resistencia, baja densidad y excelente resistencia a la corrosión. El doblado es uno de los procesos de conformado comúnmente utilizados en el procesamiento de metales de titanio.

A través del doblado, los materiales de titanio se pueden procesar en varias formas complejas para satisfacer las necesidades de diferentes campos de aplicación.

Más información sobre los tipos de plegado

Los métodos de procesamiento de doblado de aleación de titanio incluyen principalmente doblado en frío y doblado en caliente.

Titanio doblado en frío

El doblado en frío es el proceso de doblar aleaciones de titanio a temperatura ambiente, adecuado para materiales de paredes delgadas con alta precisión y buena calidad de superficie.

Métodos comunes: doblado CNC, doblado en prensa, doblado en rodillo.

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.

Factores clave: radio de curvatura, ángulo, grosor y recuperación elástica. La selección de parámetros y el recocido adecuados ayudan a prevenir fracturas y reducir defectos.

Titanio doblado en caliente

El doblado en caliente implica calentar aleaciones de titanio para mejorar la plasticidad, reducir la tensión y mejorar la conformabilidad.

Métodos comunes: Doblado rotativo, doblado hidráulico.

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.

El proceso de doblado en caliente incluye:

Método de calentamiento: Los métodos de calentamiento comunes incluyen el calentamiento en horno y el calentamiento por inducción de alta frecuencia. El calentamiento por inducción de alta frecuencia puede lograr un calentamiento local y reducir el consumo de energía.

Control de temperatura: el rango de temperatura de deformación térmica de la aleación de titanio es estrecho y la temperatura de calentamiento debe controlarse con precisión. Generalmente entre 700°C y 900°C.

Tiempo de aislamiento: Después del calentamiento, es necesario mantener un cierto tiempo de aislamiento para garantizar un calentamiento uniforme del material. Un tiempo de aislamiento demasiado largo puede causar granos gruesos y afectar las propiedades del material.

Enfriamiento y posprocesamiento después del doblado en caliente: El método de enfriamiento después del doblado en caliente tiene un impacto importante en las propiedades del material. Generalmente, se utiliza enfriamiento por aire o enfriamiento por agua, y el método específico se determina de acuerdo con los requisitos del material y del proceso. Además, puede ser necesario un recocido de alivio de tensión después del doblado en caliente para eliminar la tensión interna y mejorar las propiedades del material.

Preparación antes de doblar

Comprender las propiedades de los materiales

Los diferentes grados de aleaciones de titanio tienen sus propias características que afectan su rendimiento de flexión.

Titanio de grado 2: Titanio puro industrial, tiene alta ductilidad y es fácil de doblar.

Aleación de titanio de grado 5: Ti-6Al-4V tiene mayor resistencia, pero menor ductilidad y requiere especial atención al doblar.

Comprender las características de la aleación de titanio utilizada ayudará a elegir el método y los parámetros de procesamiento adecuados.

Inspección y limpieza de superficies

Las aleaciones de titanio son sensibles a los defectos de la superficie que pueden provocar grietas o fallos en el material.

Inspección: Inspeccione cuidadosamente la superficie del material para asegurarse de que no haya arañazos, muescas u otros defectos.

Limpieza: Utilice un disolvente no halogenado como el alcohol isopropílico o la acetona para eliminar el aceite, la suciedad o la grasa. Después de la limpieza, use guantes de algodón limpios cuando manipule aleaciones de titanio para evitar la recontaminación.

La limpieza a fondo ayuda a evitar la contaminación del material durante el proceso de doblado y garantiza la calidad del procesamiento.

Selección y configuración de dispositivos

Utilice las herramientas y el equipo adecuados, y configúrelos correctamente, para lograr curvas precisas.

Fijación: Utilice abrazaderas o tornillos de banco para asegurar el titanio y evitar que se deslice durante la curvatura.

Herramientas: Elija la herramienta de doblado adecuada, como una prensa de ejes o una plegadora, y asegúrese de que esté configurada correctamente.

Calentamiento: Cuando sea necesario, use una herramienta de calentamiento, como un soplete de propano o un calentador de inducción, para calentar uniformemente el titanio y reducir el riesgo de agrietamiento.

La configuración y el funcionamiento adecuados del equipo pueden ayudar a mejorar la precisión de la flexión y reducir los defectos.

Determinar el radio de curvatura

Las aleaciones de titanio tienen baja elongación, por lo que la elección del radio de curvatura es fundamental.

Selección del radio: Un radio de curvatura más grande ayuda a evitar grietas o deformaciones. El radio específico depende del grosor y el tipo de aleación de titanio.

Asegúrese de que la geometría de la curva cumpla con los requisitos, especialmente en aplicaciones que requieren alta precisión.

Simulación, pruebas y calibración

Antes del doblado real, se realizan pruebas simuladas en chatarra de la misma aleación de titanio para optimizar los parámetros del proceso.

Pruebas: Evalúe el comportamiento del material bajo presión o calor para identificar el fenómeno de "recuperación elástica".

Ajuste: En función de los resultados de la prueba, ajuste la configuración del equipo para compensar la recuperación elástica y asegurarse de que la curva final alcance el ángulo deseado.

Elija diferentes métodos de doblado

Doblado por estirado rotativo

El doblado rotativo es un método para controlar con precisión el radio y el ángulo de curvatura girando el troquel y el mandril, que es adecuado para el doblado de alta precisión de tubos de aleación de titanio.

Ventajas: Puede lograr un doblado de alta precisión y es adecuado para procesar formas complejas.

Productos aplicables: Se utiliza principalmente para doblar tubos de pared delgada de aleación de titanio.

Doblado CNC

El doblado CNC utiliza la tecnología CNC para lograr un control automatizado que garantice la precisión y la consistencia del doblado. Es adecuado para formas complejas y producción de lotes pequeños para lograr un control automatizado que garantice la precisión y la consistencia del doblado.

Ventajas: alta precisión, alta eficiencia, adecuado para formas complejas y producción de lotes pequeños.

Productos aplicables: adecuado para el procesamiento de doblado de placas de aleación de titanio, tubos de pared delgada, etc.

Doblado hidráulico

El doblado hidráulico es accionado por un sistema hidráulico y es adecuado para doblar materiales de gran tamaño y paredes gruesas.

Ventajas: Capaz de manejar materiales de aleación de titanio más gruesos y adecuado para la producción en masa.

Productos aplicables: Se utiliza principalmente para doblar placas de aleación de titanio y tubos de paredes gruesas.

Doblado de rodillos

El doblado de rodillos realiza el doblado continuo de placas de aleación de titanio a través de la rotación de rodillos y es adecuado para el procesamiento de doblado de gran radio.

Ventajas: Adecuado para doblado de gran radio y puede procesar continuamente piezas de trabajo de gran tamaño.

Productos aplicables: Adecuado para placas de aleación de titanio de paredes delgadas.

Doblado de prensas plegadoras

Utilizando los moldes superior e inferior de la máquina dobladora, el doblado de placas de aleación de titanio se logra a través de presión, lo que es adecuado para la producción de lotes pequeños y medianos.

Ventajas: Adecuado para la producción de lotes pequeños y medianos, y puede lograr un doblado de alta precisión.

Productos aplicables: Se utiliza principalmente para el procesamiento de doblado de placas de aleación de titanio.

Precauciones para doblar titanio

Control de recuperación elástica: La aleación de titanio tiene un gran módulo elástico y es propensa a la recuperación elástica después de doblarse. Es necesario reservar una cantidad adecuada de recuperación elástica antes de doblar para garantizar la precisión dimensional del producto final.

Control de temperatura: Durante el doblado en caliente, la plasticidad de la aleación de titanio aumenta con el aumento de la temperatura. Sin embargo, una temperatura demasiado alta puede dañar la película de óxido y afectar las propiedades del material. Por lo tanto, es necesario controlar con precisión la temperatura y el tiempo de calentamiento.

Lubricación y refrigeración: Durante el proceso de doblado, una lubricación adecuada puede reducir la fricción, reducir el desgaste de la herramienta y mejorar la calidad de la superficie. Para el doblado en caliente, la velocidad de enfriamiento también debe controlarse para evitar tensiones internas.

Post-procesamiento: Después de doblar, puede ser necesario un recocido de alivio de tensión para eliminar la tensión interna y mejorar las propiedades del material. Además, es posible que sea necesario limpiar y pulir la superficie para eliminar la capa de óxido y mejorar la calidad de la superficie.

Problemas comunes en el proceso de doblado

Grietas y fatiga

Causa: Las aleaciones de titanio tienen alta resistencia y baja ductilidad, lo que puede provocar fácilmente grietas y fatiga.

Solución:

• Evite la flexión excesiva: Aplique una presión constante para evitar exceder el límite de material para evitar grietas.
• Tratamiento térmico previo al doblado: Mejore la ductilidad de las aleaciones de titanio mediante el tratamiento de recocido y reduzca el riesgo de agrietamiento.
• Inspección y limpieza de superficies: Inspeccione minuciosamente la superficie del material antes de doblarlo para eliminar defectos y contaminantes.
• Inspección posterior al doblado: Utilice métodos de prueba no destructivos, como la prueba de tintes penetrantes, para verificar si hay grietas después del doblado.

Rebote

Causa: La aleación de titanio tiende a volver a su forma original después de doblarse, es decir, recuperarse.

Solución:

• Sobreflexión: Sobreflexión moderada para compensar la recuperación elástica.
• Control de calentamiento: Mantenga una temperatura de calentamiento uniforme para reducir la recuperación elástica.
• Recocido de alivio de tensión: El recocido de alivio de tensión se realiza después de doblar para reducir la tensión residual y reducir la recuperación elástica.

Daños superficiales y desgaste

Causa: La fricción entre el titanio y las herramientas de flexión puede causar daños en la superficie.

Solución:

• Lubricación: Utilice un lubricante compatible con el titanio, como el disulfuro de molibdeno, para reducir la fricción.
• Selección de herramientas: Utilice herramientas lisas y bien mantenidas para evitar arañazos causados por herramientas ásperas o afiladas.

Flexión imprecisa

Causa: Falta de control preciso durante el proceso de doblado, lo que resulta en pliegues inexactos.

Solución:

• Calibración de herramientas: Asegúrese de que todas las herramientas y máquinas de doblado estén correctamente calibradas, utilizando controles digitales y equipos de medición para una mayor precisión.
• Pruebas ficticias: Realice pruebas simuladas con material de desecho para ajustar la configuración y determinar el ángulo de curvatura correcto.
• Presión continua: Aplique una presión constante y uniforme durante todo el proceso de doblado para evitar fuerzas repentinas o desiguales que pueden causar pliegues imprecisos.

Problemas de calefacción

Causa: El calentamiento inadecuado puede causar oxidación, fragilidad y flexión desigual.

Solución:

• Monitoreo de temperatura: Use un crayón térmico o un termómetro infrarrojo para monitorear la temperatura de la aleación de titanio para evitar el sobrecalentamiento.
• Calentamiento uniforme: Caliente la aleación de titanio de manera uniforme en el área de flexión para evitar deformaciones y flexiones inconsistentes.
• Control de enfriamiento: Permita que la aleación de titanio se enfríe gradualmente después de doblarse para evitar la tensión y la deformación causadas por el enfriamiento rápido.

Preguntas más frecuentes

¿Cómo se dobla el titanio sin dañarlo?

Use una dobladora de tubos o una prensa de eje, aplique lubricante, mantenga la temperatura entre 540 °C y 730 °C y evite el sobrecalentamiento.

¿Qué herramientas se necesitan para doblar titanio?

Sopletes de propano u oxicombustible, prensas axiales, dobladoras de tubos hidráulicas, prensas, abrazaderas.

¿Qué método de calentamiento es mejor para doblar titanio?

Los sopletes de propano u oxicombustible se calientan de 540 °C a 730 °C, evitan el sobrecalentamiento y usan argón para evitar la oxidación.

¿Cómo se consigue un doblado preciso del titanio?

Utilice una dobladora de tubos y un mandril dedicados, controle la presión y la velocidad, y lubrique para reducir la fricción.

¿Cuál es la diferencia entre doblar titanio fino y doblar titanio grueso?

Diferencia entre doblar titanio delgado y titanio grueso: el titanio delgado utiliza conformado en frío, el titanio grueso necesita conformado en caliente y el titanio grueso tiene mayor rigidez.

¿Cómo se evita que el titanio se recupere después de doblarse?

Flexión excesiva: Ajuste el ángulo de curvatura a 87° u 88° para compensar la recuperación elástica.

Calentamiento: Caliente el titanio hasta obtener un color rojo oscuro, especialmente para curvas más grandes.

Equipo: Utilice una plegadora o una dobladora de tres rodillos para asegurarse de que el titanio esté firmemente fijado.

Cálculo preciso: Calcule y ajuste la cantidad de recuperación elástica durante el proceso de doblado para garantizar un control preciso.