Grâce à leurs propriétés légères et-de résistance élevée, leur résistance aux températures élevées et basses, leur résistance à la corrosion et leur excellente stabilité mécanique,tuyau en titaneLes raccords sont largement utilisés dans des domaines critiques tels que la protection contre la corrosion chimique, les équipements haut de gamme, l'aérospatiale et l'ingénierie maritime. Cependant, en raison de la plage de plasticité étroite du titane, de son retour élastique élevé, de sa difficulté d'usinage et de sa tendance à durcir lors du travail à froid, les processus de formage des raccords de tuyauterie en titane diffèrent considérablement de ceux de l'acier ordinaire, imposant des exigences plus strictes en matière d'équipement de formage, de paramètres de processus et de chemins d'usinage.
Le formage des raccords de tuyauterie en titane est principalement réalisé grâce à une combinaison d’usinage et de traitement sous pression du métal. Les processus courants-bien établis dans l'industrie comprennent : le forgeage, l'emboutissage et l'évasement, le profilage au rouleau, le profilage, le pliage, le renflement et diverses techniques de traitement des composites. Ces procédés conviennent à la production de raccords de tuyauterie en titane avec différentes épaisseurs de paroi, diamètres et configurations structurelles, et constituent le système technologique de base pour le formage de précision de raccords de tuyauterie en titane. Cet article passe systématiquement en revue les principes, les caractéristiques et les scénarios applicables de ces différentes méthodes de traitement.
I. Processus de forgeage et de pressage
Le forgeage et le pressage sont les procédés de base les plus couramment utilisés pour façonner les extrémités des raccords de tuyauterie en titane et pour réduire leur diamètre. Principe du procédé : En appliquant un impact et une compression dirigés à l'extrémité du tuyau ou à une section spécifique du corps du tuyau à l'aide d'un équipement de forgeage, un écoulement de plastique est induit dans le métal, ce qui entraîne une réduction du diamètre extérieur, une densification de l'épaisseur de la paroi et une mise en forme uniforme des extrémités. Les équipements courants comprennent des machines de forgeage à matrices rotatives-, des machines de forgeage à matrices-de bielles-et des machines de forgeage à matrices à rouleaux-. Le processus de forgeage affine efficacement la structure des grains du titane, améliore la résistance et la densité des extrémités des tubes et élimine les défauts de porosité aux extrémités des tubes. Ce processus est largement utilisé dans des opérations telles que la réduction des extrémités de tubes en titane, le prétraitement - pour les changements de diamètre et le formage de précision des raccords. Avec une précision de formage élevée et une excellente stabilité structurelle, il sert de processus préliminaire de base pour les composants de tubes en titane à haute-pression et haute-précision.
II. Processus d'estampage et d'expansion
La méthode d'estampage est principalement utilisée pour élargir les extrémités des tubes en titane et former des ouvertures irrégulières. Principe du processus : Une presse équipée d'un mandrin conique spécialisé applique une pression axiale à l'extrémité du tube en titane. En s'appuyant sur la conicité de la matrice, le métal à l'extrémité du tube est progressivement dilaté, provoquant l'évasement de l'extrémité du tube aux dimensions et à la forme du contour conçus, complétant ainsi le processus d'évasement. Le processus d'emboutissage et d'évasement se caractérise par des vitesses de formage rapides et une bonne cohérence, ce qui le rend adapté à la production par lots d'extrémités de tubes standardisées. Il est largement utilisé dans le pré-évasement de divers joints et brides de tuyaux en titane.
III. Processus de formage des rouleaux
Le formage au rouleau est un processus de formage de précision basé sur une pression externe-, couramment utilisé pour arrondir les extrémités des tubes, le bridage et le façonnage localisé de composants tubulaires. Principe du procédé : Un mandrin fixe est placé à l'intérieur du tube en titane pour fournir un support, tandis que des rouleaux appuient uniformément contre la paroi du tube depuis l'extérieur. Grâce à la pression combinée des forces intérieures et extérieures, le métal du tube est façonné uniformément pour compléter l'arrondi et le bridage des extrémités du tube. Ce processus applique une force uniforme, empêche la déchirure de la paroi du tube et produit des formations lisses. Il convient au façonnage de précision de tubes en titane à paroi mince, ce qui permet d'obtenir des produits finis avec une excellente qualité de surface, sans plis ni défauts d'effondrement.
IV. Processus de formage de rouleaux
Le processus de formage au rouleau diffère du formage au rouleau en ce sens qu'il ne nécessite pas de mandrin interne ; il s'agit d'un processus spécialisé permettant de former les bords intérieurs et de façonner les alésages internes des tubes en titane à paroi épaisse-. Principe du processus : un outil de profilage spécialisé-tourne et roule directement contre la paroi interne du tube à paroi épaisse-, provoquant une légère déformation plastique du métal pour affiner la rondeur, la finition de surface et le congé interne de l'alésage. Les avantages de ce processus résident dans l’élimination du positionnement du mandrin et dans son flux de travail rationalisé. Il répond spécifiquement aux problèmes d'usinage tels que les parois intérieures rugueuses et les congés irréguliers dans les tubes en titane à paroi épaisse-, ce qui en fait un processus de finition critique pour les raccords de tuyauterie en titane à haute pression-à paroi épaisse-.
V. Processus de pliage
Le cintrage est le procédé le plus utilisé dans la préfabrication de raccords de tuyauterie en titane. L'industrie utilise principalement trois méthodes principales : le cintrage par étirage, le cintrage sous presse et le cintrage au rouleau, le cintrage au rouleau offrant la plus large gamme d'applications. Principe du processus de pliage à rouleaux : ce processus utilise une configuration de pliage à trois-rouleaux ou quatre-rouleaux, composée de deux ensembles de rouleaux fixes et d'un ensemble de rouleaux de pression réglables. En ajustant l'espacement des rouleaux et la course de pression vers le bas, la courbure du tube est contrôlée avec précision, permettant un cintrage doux et continu. Ce processus garantit un formage en douceur, une courbure uniforme et un corps de tuyau sans aplatissement ni plis. Il peut traiter à la fois des tuyaux coudés conventionnels et des tuyaux en titane en spirale à haute courbure. Comparé aux deux autres méthodes de cintrage, le cintrage au rouleau offre une plus grande stabilité et un retour élastique contrôlable, ce qui le rend adapté au cintrage par lots de tuyaux droits en titane de diverses spécifications. Il s’agit du procédé courant pour la production de tubes coudés industriels en titane.
VI. Processus de formation de renflement
Le formage par renflement est le processus de formage du noyau pour les tubes de forme spéciale-en titane et les tubes ondulés. Il est divisé en deux approches techniques : le renflement mécanique en caoutchouc et le renflement hydraulique.
1. Méthode d’expansion du caoutchouc : Un milieu en caoutchouc élastique est inséré dans le tube. Un poinçon supérieur applique une pression vers le bas pour comprimer le caoutchouc ; en utilisant la capacité du caoutchouc à répartir la force de manière uniforme, le corps du tube est amené à se gonfler localement vers l'extérieur, complétant ainsi la mise en forme locale du profil irrégulier.
2. Méthode d'expansion hydraulique : un fluide à haute-pression est injecté à l'intérieur d'un tube en titane scellé. La pression hydraulique uniforme dilate le corps du tube, le faisant gonfler dans son ensemble pour épouser le contour de la cavité de la matrice.
Parmi ceux-ci, le renflement hydraulique offre une pression uniforme et une épaisseur de paroi constante, ce qui entraîne pratiquement aucun défaut de traitement. Il constitue le processus de fabrication de base des soufflets en titane, des raccords à brides non circulaires et des composants intégralement expansés, donnant des produits finis dotés de propriétés mécaniques uniformes et d'une excellente durée de vie en fatigue.
Conclusion
L'usinage de composants de tubes en titane est un système de processus composite typique combinant la découpe mécanique et le formage des métaux. Différents procédés de formage conviennent à diverses exigences de production, telles que la réduction du diamètre, l'évasement, le pliage, le bridage, le renflement et le façonnage interne.
Compte tenu des caractéristiques du matériau du titane -usinabilité difficile, sensibilité à l'écrouissage et retour élastique important-la combinaison appropriée de processus tels que le forgeage, l'estampage, le formage au rouleau, le laminage, le cintrage et le renflement hydraulique peut améliorer efficacement la précision du formage, la qualité de surface et la résistance structurelle des raccords de tuyauterie en titane. Cela garantit la fiabilité opérationnelle des-raccords de tuyauterie en titane haut de gamme dans des conditions extrêmes-y compris les hautes pressions, la corrosion, les-environnements marins profonds et les températures élevées-et fournit le support de processus nécessaire au fonctionnement sûr des systèmes de tuyauterie en titane dans diverses industries.
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