Quel est le processus de laminage à chaud des plaques de titane ?
Dec 20, 2025
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La qualité deplaques de titanedétermine directement la fiabilité et la sécurité des applications en aval. Le laminage à chaud est un processus critique dans la production de plaques de titane. Grâce à la déformation plastique à haute -température et au contrôle de la microstructure, il peut réaliser le formage dimensionnel de plaques de titane et optimiser la structure interne des grains afin d'améliorer les propriétés mécaniques et de traitement.
I. Principe de base du processus de laminage à chaud
- Le laminage à chaud des plaques de titane est un processus de laminage effectué au-dessus de 650 degrés -850 degrés. Son noyau est d'améliorer la plasticité du métal titane et de réduire la résistance à la déformation à haute température. Il permet à la billette de subir une déformation plastique sous la pression des rouleaux pour former des plaques minces aux dimensions cibles. Pendant ce temps, la déformation et le refroidissement à haute température reconstruiront les grains, briseront les grains d'origine grossiers et formeront une structure recristallisée uniforme et fine pour optimiser la résistance.
- Le laminage à chaud présente une efficacité de traitement élevée et une large gamme d'épaisseurs laminables, ce qui le rend adapté à la production de plaques de titane moyennes et épaisses et au traitement de billettes. Cependant, le titane a une forte activité chimique à haute température et réagit facilement avec l’oxygène, l’azote et l’hydrogène pour former des composés cassants et durs. Cela peut entraîner des défauts tels qu’une fragilisation par l’hydrogène et une fragilisation par l’oxygène. La protection de l’atmosphère et le contrôle précis de la température sont donc essentiels au processus.
II. Flux de processus de base du laminage à chaud des plaques de titane
- Préparation et prétraitement des billettes
Les billettes laminées à chaud sont des lingots/plaques plats forgés à partir de lingots de titane, qui doivent répondre aux normes de composition et de microstructure sans défauts de coulée. Le prétraitement comprend deux étapes :
- Élimination du tartre d'oxyde de surface et des taches d'huile par meulage mécanique ou décapage HF-HNO₃ ;
- Chauffage à 50-150 degrés au-dessus de la température de recristallisation selon la qualité de l'alliage, en utilisant une protection à l'argon ou un chauffage sous vide pour éviter l'oxydation et assurer un chauffage uniforme.
- Formage à chaud à plusieurs-passes
Après chauffage, la billette est laminée à travers plusieurs passes pour réduire l'épaisseur à la dimension cible, avec trois paramètres principaux à contrôler :
- Température de laminage : Dans la plage de température de recristallisation dans le processus. La température est la plus élevée lors du premier passage et le rythme est ajusté en fonction de la chaleur de traitement lors des passages suivants.
- Taux de réduction : 20 %-30 % lors du premier passage pour casser les grains, puis réduit à 10 %-20 % lors des passages suivants, et encore réduit pour les alliages à haute résistance ;
- Vitesse de laminage : adaptée aux paramètres de température et de pression pour éviter une oxydation excessive causée par une vitesse trop élevée ou une plasticité réduite due à une vitesse excessivement basse.
Pendant le laminage, de l'huile de laminage ou du gaz inerte est utilisé pour la lubrification et le refroidissement afin de réduire la friction et l'oxydation.
- Après-Refroidissement et finition par laminage
Après le laminage, les plaques de titane sont rapidement refroidies à l'air-pour inhiber la croissance des grains. Après refroidissement, le redressage, le cisaillement et la finition de surface sont effectués séquentiellement.
- Traitement thermique et inspection
Un traitement de recuit est nécessaire pour éliminer les contraintes internes et optimiser la structure. Enfin, les inspections sont nécessaires pour la précision dimensionnelle, la qualité de la surface et les propriétés mécaniques.
III. Points techniques clés du processus de laminage à chaud
Technologie de protection de l'atmosphère à haute-température
Le titane est facilement fragilisé en raison de réactions avec O, N et H à haute température. Cela nécessite une protection de l’atmosphère. Les méthodes courantes incluent le chauffage sous vide, le chauffage/laminage protégé par un gaz inerte- et la protection locale contre l'injection de gaz inerte ; Les plaques de titane aéronautique haut de gamme-utilisent un chauffage sous vide + un laminage protégé par l'argon-pour garantir la pureté des composants.
Technologie de contrôle précis de la température
La température est au cœur de la qualité du laminage à chaud et nécessite un contrôle précis tout au long du processus. Grâce à la mesure de la température multipoints dans le four, à la surveillance infrarouge en temps réel de la température des plaques et au réglage intelligent du système de puissance de chauffage, du rythme de laminage et du timing de chauffage supplémentaire, les défauts tels que les déformations inégales et les gros grains sont évités.
Technologie d'optimisation des paramètres de roulement
Le rapport de réduction, la vitesse de laminage et l'intervalle de passage déterminent les propriétés microstructurales et mécaniques des plaques de titane. La simulation numérique combinée à la vérification expérimentale est utilisée pour établir une base de données de paramètres optimale pour les matériaux en titane de différentes qualités et spécifications. Par exemple, « réduction lourde à haute-température + déformation uniforme multi-passes » est adoptée pour les plaques épaisses de Ti-6Al-4V afin d'affiner les grains ; pour les plaques minces en titane pur, il est nécessaire de contrôler le taux de réduction dans l'étape ultérieure et la vitesse de refroidissement pour réduire les contraintes résiduelles.
Technologie de contrôle de la qualité des surfaces
Les défauts de surface affectent la résistance à la corrosion et les propriétés mécaniques, nécessitant un contrôle en de multiples maillons : prétraitement par décapage + meulage mécanique pour éliminer les calamines d'oxydes ; utilisation d'une huile de roulement spéciale pendant le laminage pour éviter les rayures ; finition de surface et réparation des défauts locaux après refroidissement.
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