Comment analyser le processus de fabrication de précision des boulons en titane ?

Alliage de titane Gr5est appliqué aux fixations aérospatiales ; Le titane pur Gr2 sert à l'anticorrosion chimique-aux applications médicales générales ; Le titane de haute-pureté ELI est utilisé pour fabriquer des composants de connexion médicaux de précision.

Les boulons en titane de haute-précision nécessitent douze processus séquentiels, notamment l'inspection des matières premières, le forgeage, le traitement thermique, le meulage de précision, le roulage des filets, les-essais non destructifs et le traitement de surface.

 

 

1. Fusion et laminage de matériaux en titane

Les lingots de titane haut de gamme-sont soumis à une fusion à triple arc sous vide pour contrôler strictement les impuretés d'oxygène et d'hydrogène, éliminant ainsi la ségrégation des pores et des composants.

• Titane aérospatial Gr5 : Oxygène Inférieur ou égal à 0,18%, Hydrogène Inférieur ou égal à 0,012%
• Titane pur Gr2 : Excellente plasticité, adapté aux scénarios d'anticorrosion à faible-charge-
• Ti-6Al-4V ELI : Grade à faible impureté, dédié aux implants médicaux

 

2. Inspection complète des matériaux entrants

Chaque lot est testé pour sa composition chimique, les tests par ultrasons (UT) et les tests de particules magnétiques (MT), ainsi que l'inspection dimensionnelle et de dureté. La tolérance de diamètre est contrôlée à ±0,05 mm, la rectitude inférieure ou égale à 0,2 mm et les produits non-conformes sont directement mis au rebut.

 

3. Prétraitement de surface-

Le décapage élimine le tartre d'oxyde, suivi d'un revêtement avec un lubrifiant spécial à haute température-pour éviter l'adhérence de la matrice et la fissuration de la surface pendant le forgeage.

 

 

1. Pièces standard de masse

Sciage CNC à grande vitesse-avec lames de scie spécifiques au titane-et huile de refroidissement, tolérance de longueur ±0,3 mm, surfaces de coupe-sans bavure avec ébavurage automatique.

 

2.Pièces spéciales de haute-précision

Les pièces de forme spéciale -aérospatiale et médicale sont découpées au tour, tolérance de longueur ± 0,05 mm, perpendiculaire de la surface de coupe inférieure ou égale à 0,01 mm ; les stocks minces adoptent l'usinage par décharge électrique par fil (WEDM) pour éviter la déformation par extrusion.

 

3.Nettoyage après-coupe

Nettoyage par ultrasons à haute-pression pour éliminer les débris et les taches d'huile, suivi d'un séchage et d'un stockage classifié pour éviter les défauts intercalaires des pièces forgées induits par les impuretés.

 

 

Processus 1.Gr5

Chauffage à moyenne fréquence-sous protection argon pour éviter l'oxydation, le positionnement isotherme et le forgeage à 850–900 degrés avec des matrices préchauffées à 800 degrés. Des équipements CNC multi-stations-de grand tonnage-et des matrices en carbure cémenté sont adoptés pour le formage à faible-vitesse, avec une déformation unique inférieure ou égale à 40 % pour éviter le pliage et la fissuration.

 

2.Avantages

La coupe brise les fibres métalliques et provoque une concentration de contraintes ; la tête chaude intégrée offre une structure de grain continue avec une densité supérieure ou égale à 99,5 %, doublant la résistance à la fatigue et permettant une utilisation du matériau supérieure à 80 %.

 

3. Contrôle des défauts

Contrôle de la température infrarouge-en temps réel et polissage régulier des matrices. Les pièces forgées sont refroidies à l'air-après le forgeage pour éviter le grossissement des grains, puis soumises à une inspection par particules magnétiques pour détecter les microfissures et les défauts de pliage sur les têtes de boulons.

 

 

1. Le sablage à basse pression-de corindon blanc à pression négative-élimine les dépôts d'oxyde épais et affine la texture de la surface ; la pression est contrôlée pour éviter les piqûres en surface.

2. Le décapage spécial à l'acide fluorhydrique -nitrique mixte élimine les contaminants d'oxyde résiduels, suivi d'un rinçage et d'un séchage à l'eau pure en plusieurs étapes- pour éviter les fissures causées par la corrosion acide résiduelle.

 

 

• Paramètres du processus : traitement en solution sous vide à 920 - 950 degrés, trempe sous protection argon, puis vieillissement à basse température -à 480 - 520 degrés pendant 4 heures pour améliorer les propriétés du matériau.
• Propriétés mécaniques finies : Résistance à la traction supérieure ou égale à 1 100 MPa, limite d'élasticité supérieure ou égale à 1 000 MPa, résistance au cisaillement supérieure ou égale à 670 MPa, répondant à la norme pour les fixations aérospatiales de grade 10.9.
• Contrôle de qualité : écart de température du four limité à ± 5 degrés ; les barres d'essai sont échantillonnées pour chaque lot de four et des lots entiers sont retravaillés s'ils ne sont pas qualifiés.

 

 

1. Tournage de précision CNC

Outils de coupe PCBN spécifiques au titane-associés à un refroidissement à haut-débit pour empêcher l'adhérence de l'outil ; finition de précision étape-par-étape des profils extérieurs. Tolérance de longueur totale ±0,02 mm, tolérance de diamètre de tige ±0,008 mm.

 

2. Meulage de précision sans centre

Les meules CBN polissent les tiges lisses pour éliminer les marques d'outils et les défauts de micro-contraintes, rugosité de surface Ra inférieure ou égale à 0,8 μm, coaxialité entre tête et tige inférieure ou égale à 0,02 mm pour réduire les risques de fissures.

 

3. Renforcement du filet

La finition au rouleau est appliquée aux congés sous-tête sujets à la concentration de contraintes, générant des contraintes de compression sur la couche de surface et réduisant le facteur de concentration de contraintes de 30 %, empêchant ainsi efficacement la rupture des boulons.

 

 

Le laminage à froid remplace le filetage coupant. Au lieu d'enlever de la matière, le formage du plastique affine les grains du fil et augmente la dureté de 15 à 20 %. Les conduites d'écoulement de métal complètes au niveau des racines de filetage offrent une durée de vie à la fatigue 2 à 3 fois supérieure à celle des filetages coupés, atteignant une précision de classe aérospatiale 6g avec un Ra inférieur ou égal à 1,6 μm et des performances anti-dénudage de fil-et anti-desserrage exceptionnelles.

Contrôle du processus : pré-correspondance du diamètre de la tige brute, roulement secondaire à faible-vitesse pour éviter la déchirure du filetage. Les produits finis sont soumis à une inspection complète avec des jauges go/no-go pour contrôler strictement la forme du filetage et le diamètre primitif ; les filetages fins reçoivent un calibrage supplémentaire de l'angle d'hélice.

 

 

Test de ressuage fluorescent : Détecte les microfissures de surface, les pores et les défauts de pliage des pièces.

Test de particules magnétiques : identifie les fissures cachées au niveau des congés sous-tête et des racines de filetage.

Tests d'échantillonnage par ultrasons : échantillonnage par lots pour inspecter les micropores internes et les défauts de délaminage à l'intérieur des pièces.

 

Ruihang, en tant que fabricant direct de produits en titane, fournit des matières premières de qualité optimale pour votre production de composants de précision. N'hésitez pas à nous contacter par email :Sam.Rui@bjrh-titanium.com