Aliajul de titan este cunoscut sub numele de „metal spațial” sau „metal oceanic” deoarece combină rezistența oțelului cu ușurința aluminiului și funcționează bine în medii extreme de coroziune și temperaturi ridicate. Cu toate acestea, această performanță excelentă ridică și provocări semnificative de prelucrare.Aliajul de titan este în mod inerent „încăpățânat”: are o rezistență mare la deformare, ca o „piatră încăpățânată” tare; Are conductivitate termică slabă, iar căldura este ușor de colectat local, ceea ce duce la supraîncălzire; Este extrem de activ la temperaturi ridicate și reacționează cu oxigenul, azotul etc. din aer ca un lup înfometat, formând un strat superficial fragil și dur. Prin urmare, nu îl putem trata ca oțel obișnuit forjat. Forjarea, o tehnologie străveche și inteligentă, nu este o simplă modelare pentru aliajele de titan, ci mai mult ca un proces de „îmblânzire” atent planificat. Scopul său principal este de a sparge structura originală grosieră turnată prin temperatură și presiune ridicată și de a transforma structura sa internă în granule uniforme, dense și fine, astfel încât să stimuleze complet potențialul aliajului de titan - rezistență ridicată, tenacitate ridicată, rezistență la oboseală - stimulează complet.
Forjarea aliajului de titan nu este în niciun caz capabilă de forță brută, începe cu o pregătire atentă și o predicție precisă. În primul rând, încălzirea este un pas critic. Aliajele de titan au o fereastră de temperatură de forjare foarte îngustă, de obicei între 850 și 950 de grade (pentru diferite grade). Dacă temperatura este prea scăzută, materialul este greu de deformat și ușor de spart; Dacă temperatura este prea mare, boabele vor crește rapid sau chiar se vor topi prea fierbinți, ducând la casarea produsului. Acest interval de temperatură este strict controlat și trebuie să fie „pe măsură”. Procesul de încălzire se desfășoară de obicei într-un cuptor electric sau cu gaz, unde atmosfera trebuie să rămână neutră sau ușor oxidată și, uneori, este necesară chiar și protecție cu argon pentru a minimiza inhalarea gazelor nocive. În plus, pregătirea suprafeței țaglelor înainte de forjare este crucială, deoarece orice fisuri sau defecte minore pot fi amplificate după forjare, necesitând o curățare atentă. Se poate spune că, înainte ca aliajul de titan să fie trimis în ciocanul forjat, inginerii planificaseră deja întreaga cale de „transformare” a acestuia prin calcule termodinamice și proiectarea procesului.
Când țagla din aliaj de titan încălzită la încălzire este scoasă, începe o „prelucrare la cald” într-o cursă împotriva timpului. Procesul de forjare este de obicei împărțit în mai multe incendii (adică cicluri de încălzire-forjare-reîncălzire). Primul este „decuparea”, adică utilizarea unei presiuni uriașe pentru a sparge în prealabil structura de cereale libere și grosiere din lingou. Aceasta este urmată de „forjare multi-direcțională”, care este esența forjării titanului. Meșterul sau manipulatorul trebuie să schimbe în mod constant direcția forței asupra țaglei și să deranjeze și să prelungească în mod repetat. Acest proces este ca frământarea, prin deformare plastică multi-direcțională, boabele interne sunt complet sparte, răsucite și reorganizate, rezultând o structură cristalină isoaxială fină și uniformă. Acest lucru nu numai că îmbunătățește semnificativ uniformitatea materialului, ci și îmbunătățește considerabil proprietățile mecanice cuprinzătoare ale acestuia. Pe parcursul întregului proces de deformare, cantitatea de deformare, rata de deformare și temperatura finală de forjare sunt controlate extrem de strict. Temperatura finală de forjare nu trebuie să fie prea scăzută, altfel va duce la întărirea prin lucru sau chiar la crăpare. Forjarea modernă folosește în principal prese hidraulice sau prese de forjare rapidă, care pot oferi o presiune lină și uriașă pentru a obține o modelare „blândă și fermă” a aliajelor de titan.
În funcție de forma și cerințele produsului final, forjarea aliajului de titan este împărțită în principal în două căi: forjare gratuită și forjare cu matriță. Forjarea liberă, după cum sugerează și numele, este formarea plastică a taglelor la nivel local sau în ansamblu cu unelte simple (cum ar fi nicovale plate, nicovale de profil). Este extrem de flexibil și potrivit pentru producerea de piese forjate mari, relativ simple, cum ar fi discuri și arbori pentru motoare aerodinamice sau pentru carcase rezistente la presiune-marină. Forjarea liberă oferă o mai bună asigurare a calității profunde a pieselor forjate, dar are o precizie dimensională și o complexitate limitată a formei. Forjarea matriței implică introducerea țaglei încălzite într-o cavitate de matriță de precizie pre{-fabricată și umplerea acesteia cu presiune pentru a umple cavitatea matriței. Această metodă poate forma piese cu forme complexe și dimensiuni precise la un moment dat, cum ar fi trenul de aterizare a aeronavei, lamele etc. Forjarea matriței are o alocație mică de procesare și o utilizare ridicată a materialului, dar costul matriței este mare, iar cerințele pentru parametrii procesului de forjare sunt mai exigente. Ce cale să alegeți este arta schimburilor-între performanța produsului, costurile de producție și ciclurile de producție.
Sfârșitul forjarii nu este sfârșitul întregului proces. Piesele din titan care tocmai au fost forjate au tensiuni reziduale uriașe și structură neuniformă în interior, care trebuie „tratate termic” pentru a se stabiliza și optimiza. Prin diferite procese precum recoacere și îmbătrânire în soluție, microstructura acesteia poate fi ajustată, tensiunile interne pot fi eliminate, iar performanța materialului poate fi atinsă într-o stare optimă și stabilă. După această serie de „călire” și „teste de foc”, aliajele de titan au renaștet în cele din urmă ca materiale de ultimă generație care pot rezista la 10.000 de metri de presiune-adâncică, pot rezista curenților de aer cu temperatură ridicată-în timpul zborului supersonic sau pot servi în siguranță în corpul uman timp de decenii. Privind în perspectivă, tehnologia de forjare a aliajelor de titan evoluează în direcția unei mai mari precizii și inteligențe. Forjarea izotermă, formarea aproape-netului și alte tehnologii pot produce forme extrem de complexe, aproape fără prelucrare ulterioară, la o temperatură mai constantă și o rezistență mai mică la deformare. În același timp, tehnologia de simulare pe computer este utilizată pe scară largă pentru a prezice fluxul de metal, schimbările de temperatură și evoluția țesuturilor în timpul procesului de forjare, astfel încât această călătorie de „îmblânzire” să fie pe calea cea bună de la început. Se poate spune că fiecare forjare de succes a aliajului de titan este un dialog perfect între inteligența umană și natura materială.
