Effect of process parameters on the end-face quality of cross-wedge rolling (CWR) shaft from titanium alloy Ti6Al4V

Efecto de los parámetros del proceso en la calidad de la cara frontal del eje laminado en cruz (CWR) de la aleación de titanio Ti6Al4V

Con el fin de verificar la conformabilidad de CWR de aleación de titanio Ti6Al4V, y para estudiar el efecto de los parámetros sobre la calidad de la cara final de los ejes de CWR de aleación de titanio Ti6Al4V. El proceso de conformado se simuló con el software DEFORM-3D．Los resultados muestran que la concavidad aumenta con el aumento de la longitud y el diámetro del tocho; disminuyen con el aumento del ángulo de extensión; aumentan primero y luego disminuyen con el aumento de la reducción de área; disminuyen primero y luego aumentan lentamente con el aumento del ángulo de conformado. También el orden de influencia de los cinco parámetros en orden descendente es: diámetro de tocho, longitud de tocho, reducción de área, ángulo de extensión y ángulo de conformación. Y los resultados de la simulación se verificaron mediante experimentos.

INTRODUCCIÓN

Las aleaciones de titanio se aplican en las industrias aeronáutica, automovilística, química y de ingeniería médica, así como en muchas otras áreas, debido a su elevada relación resistencia-peso, su elevada resistencia a la corrosión y su capacidad para soportar altas temperaturas [1]. Sin embargo, la aleación de titanio es difícil de mecanizar, debido a su pequeño coeficiente de deformación, su pequeño módulo elástico y sus propiedades químicas activas [2]. La precisión del método de forja es inferior a la del laminado de bordes cruzados, y la continuidad de la producción es peor que la del laminado de bordes cruzados.

El laminado de cuña transversal es una tecnología avanzada de conformado de piezas de eje con alta eficiencia, ahorro de energía y ahorro de material. Se considera el mejor proceso para el conformado de piezas de eje cercanas a la red y se ha utilizado ampliamente [3]. Sin embargo, la concavidad del eje que se procesa mediante el laminado de bordes transversales hace que la tasa de utilización del material sea inferior al 85%. Con el fin de mejorar aún más la tasa de utilización de material, muchos estudios han sido realizados por académicos y expertos. Z. H. Ma et al. analizaron las piezas del eje de laminación en cruz de acero 45 mediante el software de elementos finitos ANSYS, y obtuvieron la influencia de los parámetros del proceso en el tamaño de la concavidad [4]. J. Wei et al. analizaron la influencia del ángulo de conformado, el ángulo de extensión, la reducción de área y la longitud del tocho en la calidad de la cara final del acero 42CrMo durante el laminado en cuña cerrado-abierto [5].

Aunque se han realizado muchas investigaciones sobre la concavidad del extremo del eje de laminación en cuña para el metal de acero, el estudio sobre la laminación en cuña de aleaciones de titanio está todavía en pañales. En este trabajo, mediante la simulación y la verificación experimental, se estudió el efecto de los parámetros del proceso sobre la calidad de la cara final del eje de aleación de titanio Ti6Al4V, que se procesa mediante laminado en cruz.