Le fil de titane présente de bonnes caractéristiques de faible densité, de résistance spécifique élevée, de forte résistance à la corrosion et d'excellentes propriétés mécaniques complètes. Il est largement utilisé dans le domaine de la prévention de la corrosion chimique, des équipements de précision, des dispositifs médicaux et des services de support aérospatial. La qualité des produits en fil de titane est extrêmement sensible à la pureté des matières premières, à la température de traitement à chaud, au contrôle de la déformation et aux procédures de traitement thermique. La chaîne globale du processus de production est longue et les exigences en matière de précision du processus sont élevées. La stabilité des paramètres dans chaque processus détermine directement l'uniformité de la structure, la qualité de surface et les performances finales du fil de titane. Quels sont les points clés du processus complet de préparation, depuis la fusion de la matière première jusqu’au stockage du produit, afin de produire du fil de titane de haute précision ?
La production de fils de titane utilise du titane spongieux de haute qualité comme matière première de base. Le premier processus est la fusion de lingots dans un four à arc auto-consommant sous vide. En raison de la réactivité extrêmement élevée du liquide de titane à haute température, il adsorbe facilement les impuretés gazeuses telles que l'oxygène, l'azote et l'hydrogène, ce qui entraîne une diminution de la plasticité et une fragilité accrue du matériau. Par conséquent, l’ensemble du processus de fusion doit maintenir un environnement scellé sous vide poussé sans pollution gazeuse.
Une fois le processus de fusion terminé, un lingot de titane dense est obtenu. La surface du lingot doit être meulée et inspectée pour détecter tout défaut sans dommage. Tous les défauts internes et de surface tels que les fissures, les pores, la porosité et les inclusions doivent être soigneusement vérifiés et éliminés pour garantir que la matrice du lingot est uniforme et pure, établissant ainsi une base de billette qualifiée pour le traitement ultérieur du forgeage, du laminage et de l'étirage.
Les lingots de titane qualifiés sont chauffés avec précision puis entrent dans le processus de forgeage. Grâce à une déformation plastique importante lors du forgeage, les gros grains à l'état coulé sont efficacement broyés, les inhomogénéités de coulée sont éliminées et les défauts mineurs de porosité sont fermés. Cela permet d'affiner et d'homogénéiser la microstructure du matériau, améliorant considérablement la plasticité globale et la stabilité de traitement de la billette.
Les billettes forgées sont uniformément soumises à un pelage de surface, un meulage et une correction de forme pour éliminer la couche d'oxyde et les défauts de surface, garantissant des dimensions uniformes et des surfaces lisses des billettes, et évitant les problèmes de concentration de contraintes et de pelage de surface lors du traitement ultérieur.
Après la finition de surface, la billette entre dans le processus de laminage à chaud. Grâce à plusieurs passes de laminage de réduction par étapes, la taille de la section transversale de la barre est régulièrement réduite. Le contrôle de la plage de température pendant la phase de laminage à chaud est particulièrement crucial. Une température excessive peut conduire à des grains grossiers et à une oxydation excessive en surface ; une température trop basse augmentera la résistance à la déformation et peut entraîner des fissures, des écarts dimensionnels et d'autres problèmes de qualité.
Une fois le laminage à chaud terminé, une couche d’oxyde dense se formera à la surface de la billette. Il est nécessaire d’éliminer soigneusement la couche d’oxyde de surface, la saleté et les impuretés grâce à un processus de lavage acide professionnel. Après le lavage à l'acide, un traitement de recuit sous vide est effectué pour libérer efficacement les contraintes résiduelles de traitement générées lors du laminage à chaud, restaurer la plasticité et la ténacité du matériau, éliminer l'écrouissage et fournir de bonnes conditions de formage pour le processus d'étirage à froid ultérieur.
L'étirage à froid est le procédé de base pour le formage fin et le dimensionnement des fils de titane. Les matériaux en titane subissent un écrouissage rapide et une réduction significative de la plasticité lors du traitement à froid, ce qui en fait l'étape la plus difficile de la production de fils de titane.
Pendant le processus de production, la surface de la billette doit être uniformément recouverte d'une couche lubrifiante spéciale, réduisant considérablement la friction entre le moule et la billette et minimisant l'usure du moule et les rayures de surface sur le fil. Le processus adopte le principe de petite déformation, de passes multiples et de réduction progressive du diamètre, contrôlant strictement la quantité de déformation à chaque passe et éliminant les défauts tels que la rupture de fil et la fissuration causés par une déformation rapide et une concentration de contraintes.
Dans le même temps, pour atténuer continuellement l'écrouissage, un traitement de recuit sous vide doit être effectué après plusieurs passes d'étirage, rétablissant rapidement la plasticité du matériau, garantissant la stabilité du traitement continu et jusqu'à ce que la spécification du diamètre de fil cible soit atteinte.
Une fois que le fil de titane est terminé avec une mesure de longueur fixe et un enroulement de ligne, il subit un traitement supplémentaire de lavage à l'acide et de polissage pour éliminer complètement les taches d'huile résiduelles et les traces de couches d'oxyde sur la surface, garantissant ainsi que la finition de surface des produits finis répond aux exigences standard.
Par la suite, une inspection complète des produits finis est effectuée, comprenant une inspection visuelle de l’apparence, une mesure de la précision dimensionnelle, des tests de performances mécaniques et des tests non destructifs. Plusieurs indicateurs sont vérifiés pour valider de manière exhaustive la cohérence dimensionnelle, la qualité de surface, la résistance et la plasticité, ainsi que l'état de la structure interne du fil de titane. Ce n'est que lorsque tous les indicateurs sont qualifiés que les produits peuvent être emballés, scellés et stockés dans l'entrepôt.
Pour produire des fils de titane de haute précision, un système de processus systématique avec une fusion par purification avancée, un traitement de structure optimisé, un formage à froid précis, un traitement thermique par gradient et un contrôle qualité complet du processus est nécessaire. Il est nécessaire de contrôler strictement l'environnement sous vide, la température de traitement, l'ampleur de la déformation, le régime de recuit et l'état de surface, et d'éviter les défauts courants tels que la fissuration, le durcissement, l'oxydation et les inclusions, afin de produire de manière stable des produits en fil de titane de haute qualité avec une structure uniforme, des performances constantes et une haute précision.