Подробное руководство по основным технологиям производства оборудования из титана 53: гибка, штамповка, вальцовка и растяжение — все в одном месте 

В сфере производства высокотехнологичного оборудования титановые материалы, благодаря своим уникальным преимуществам — легкости, высокой прочности, превосходной коррозионной стойкости, термостойкости и хорошей биосовместимости — стали «основным материалом» в таких отраслях, как химическая промышленность, авиация, морская инженерия, медицина и атомная энергетика. Однако титан обладает высокой упругостью, сильным упругим восстановлением, подвержен окислению, а его формовка значительно сложнее, чем у обычной стали: малейшая неаккуратность при обработке может привести к появлению трещин, превышению допустимых значений упругого восстановления, загрязнению поверхности и нарушению габаритных размеров. В сегодняшней статье мы подробно расскажем о четырех наиболее распространенных и ключевых технологиях формовки и соединения, используемых при производстве титанового оборудования, чтобы помочь коллегам по отрасли избежать лишних затрат, стабильно контролировать качество и снизить затраты.

I. Гибочная формовка: наиболее распространенный метод, сочетающий в себе пластичность и упругость

Гибка — это самый базовый и распространенный метод формовки при изготовлении титанового оборудования; по сути, это сочетание пластической и упругой деформации, при этом степень отскока является основным контрольным показателем.

1. Холодная гибка (предпочтительный метод для титановых труб малого диаметра)
• Применение: титановые трубы диаметром менее 50 мм
• Особенности: простота в эксплуатации, низкая стоимость
• Основные требования: необходимо соблюдать минимальный радиус изгиба, чтобы предотвратить поломку
• Обязательный этап: после холодной гибки необходимо провести отжиг для снятия напряжений
Причина: холодная гибка приводит к возникновению остаточных напряжений, которые, если их не устранить, значительно сокращают срок службы и снижают стабильность оборудования.

2. Термогибка (высокая точность, низкая упругая деформация)
Разделяются на два типа нагрузки: изгиб при тяге и изгиб при сжатии
• Температура нагрева: чистый титан — 177–350 °C, титановые сплавы — до 427 °C
• Преимущества: снижение предела текучести на 25–50 %, значительное повышение пластичности, минимальный отскок, незначительное газовое загрязнение
• Применение: титановые детали, к которым предъявляются высокие требования к точности изгиба и однородности формы

II. Штамповка: разнообразные решения с учетом особенностей титановых материалов

Штамповка титановых листов и титановых сплавов сопряжена со значительными трудностями, поскольку минимальный радиус изгиба у них намного больше, чем у стали и цветных металлов, поэтому выбор материала должен зависеть от конструкции.

1. Холодная штамповка
• Применение: детали с тонкими стенками, небольшой деформацией, большим радиусом изгиба и невысокими требованиями к точности
• Обработка с сильной деформацией: холодная штамповка + отжиг между операциями
• Завершающий этап: окончательная отжиг для снятия остаточных напряжений и обеспечения стабильности размеров

2. Термоформование (обязательно для сложных деталей)
• Формование при низких температурах: 200–350 °C, деформация может достигать 40 %
• Формование при высоких температурах: 600–800 °C, подходит для толстых листов, деталей с большой степенью деформации и крупногабаритных заготовок
• Способы нагрева: нагрев пресс-формы / нагрев заготовки / одновременный нагрев пресс-формы и заготовки • Необходимая последующая обработка: пескоструйная очистка, травление, удаление окисной корки и загрязнений, улучшение качества поверхности

3. Термокоррекция после предварительной формовки
• Технологический процесс: изготовление заготовки методом обычной штамповки → нагрев и формовка на специальном оборудовании
• Преимущества: полное устранение пружинистости и остаточных напряжений, высокая точность и стабильность

3. Вальцовка: «универсальный метод» с высокой точностью и экономией материала

Вальцовка под давлением сочетает в себе преимущества таких технологий, как ковка, экструзия, растяжение, гибка, кольцевая прокатка и вальцовка, и является оптимальным решением для производства высококачественного титанового оборудования.

Три основных преимущества
1. Контроль деформации: возможность точного регулирования деформации материала в широком диапазоне
2. Значительная экономия затрат: повышение коэффициента использования материалов на 20–50 %
3. Высочайшее качество: гладкая поверхность, минимальные отклонения в размерах, соответствие требованиям высокой точности
• Применение: цилиндрические корпуса, конусы, торцевые крышки, нестандартные вращающиеся детали и другие высококачественные детали из титана

IV. Растяжное соединение: ключевая технология соединения титановых труб и титановых пластин

Расширительное соединение является основным методом соединения в трубчатых теплообменниках и конденсаторах, при котором герметичность и прочность обеспечиваются за счет механической деформации.

Ключевые контрольные показатели
• Степень расширения трубы (коэффициент увеличения внутреннего диаметра): оптимальный диапазон составляет 1–6 %
• Степень утоньшения стенок труб: около 5 %

Три метода растяжного соединения
1. Механическое растяжение: простота в эксплуатации, наиболее широко распространенный метод
2. Гибкое растяжное соединение: обладает высокой способностью к деформации и обеспечивает более стабильное качество соединения
3. Разобъемное соединение: высокая эффективность, прочное соединение, но требует строгого соблюдения технологических требований

В двух словах: как выбрать оборудование для обработки титана?
• Фитинги для труб малого диаметра → Холодная гибка / Горячая гибка
• Простые листовые детали → Холодная штамповка
• Сложные крупногабаритные детали → горячая штамповка / предварительная формовка с последующей термокоррекцией
• Высокоточные вращающиеся детали → штамповка
• Соединение трубных решеток теплообменника → Растяжное соединение