Titânio Conformado a Quente | PeakRider Solutions Co.,Ltd

Aproximadamente dois terços de todo o titânio produzido a cada ano é usado 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 cedida pela Beckwood Corp.

Os sistemas automatizados de portas isoladas contêm calor dentro da câmara de formação, permitindo o acesso para carregar e descarregar peças. Os operadores precisam de equipamentos de proteção individual, incluindo luvas resistentes ao calor, coberturas para os braços e protetores oculares. Foto cedida por Beckwood Corp.

Esta prensa de conformação a quente é equipada com aquecedores de cartucho elétrico multizona instalados em passagens perfuradas por pistola. Isso controla a temperatura dentro de ±10 F. Foto cedida por Beckwood Corp.

O calor intenso gerado pela conformação a quente geralmente causa o empenamento da matriz. Para neutralizar esse 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 leito-aríete de ±0,004 polegadas. Foto cedida por Beckwood Corp.

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

O titânio tem a maior relação força-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 deformação.

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

As propriedades que tornam o titânio ótimo para componentes aeroespaciais também dificultam sua formação. As 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 formados na prensa em um estado macio e maleável. O processo de conformação a quente usa placas aquecidas para aquecer uma peça bruta fria ou levemente aquecida durante o ciclo de impressão. A introdução de calor dentro da prensa aumenta a capacidade de formar formas complexas em tonelagens mais baixas sem a preocupação de fratura, ressalto ou tensão residual. Como a maleabilidade do material é aumentada, as prensas de conformação a quente geralmente têm tonelagens muito menores do que as prensas de conformação a frio que executam 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 inicial.

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 impressora. 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 é aberta.

Um processo semelhante é a conformação 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 preso 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.