ES2717651T3 - Métodos para procesar aleaciones de titanio - Google Patents

Métodos para procesar aleaciones de titanio Download PDF

Info

Publication number
ES2717651T3
ES2717651T3 ES13812249T ES13812249T ES2717651T3 ES 2717651 T3 ES2717651 T3 ES 2717651T3 ES 13812249 T ES13812249 T ES 13812249T ES 13812249 T ES13812249 T ES 13812249T ES 2717651 T3 ES2717651 T3 ES 2717651T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
workpiece
temperature
forging
beta
press
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES13812249T
Other languages
English (en)
Inventor
David J Bryan
John V Mantione
Jean-Philippe Thomas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ATI Properties LLC
Original Assignee
ATI Properties LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US13/714,465 external-priority patent/US9206497B2/en
Application filed by ATI Properties LLC filed Critical ATI Properties LLC
Application granted granted Critical
Publication of ES2717651T3 publication Critical patent/ES2717651T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C14/00—Alloys based on titanium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Description

DESCRIPCIÓN
Métodos para procesar aleaciones de titanio
Antecedentes de la tecnología
Campo de la tecnología
La presente descripción se refiere a métodos para procesar aleaciones de titanio.
Descripción de los antecedentes de la tecnología
Los métodos para producir titanio y aleaciones de titanio que tienen una microestructura granular gruesa (CG), fina (FG), muy fina (VFG) o ultrafina (UFG) suponen el uso de múltiples recalentamientos y etapas de forjado. Las etapas de forjado pueden incluir uno o más etapas de forjado por recalcadura además de llevar a cabo el forjado en una prensa de troquel abierta.
Tal como se usa en el presente documento, cuando se hace referencia a la microestructura de las aleaciones de titanio: el término "grano grueso" hace referencia a tamaños de grano alfas de 400 |jm hasta mayores que 14 |jm; el término "grano fino" hace referencia a tamaños de grano alfas en el intervalo de 14 jm hasta mayores que 10 jm; el término "grano muy fino" hace referencia a los tamaños de grano alfas de 10 jm hasta mayores que 4,0 jm ; y el término "grano ultrafino" hace referencia a tamaños de grano alfas de 4,0 jm o menores.
Los métodos comerciales conocidos de forjado de titanio y aleaciones de titanio para producir microestructuras de granos gruesos o granos finos emplean velocidades de deformación de 0,03 s-1 a 0,10 s-1 utilizando varios recalentamientos y etapas de forjado.
A los métodos conocidos destinados para la fabricación de microestructura grano fino, grano muy fino o grano ultrafino se les aplica un proceso de forjado de múltiples ejes (MAF) a una velocidad de deformación ultralenta de 0,001 s-1 o más lenta (véase, por ejemplo, Salishchev, et. al., Materials Science Forum, Vol. 584-586, páginas 783­ 788 (2008)). El proceso de MAF genérico se describe en, por ejemplo, C. Desrayaud, et. al, Journal of Materials Processing Technology, 172, páginas 152-156 (2006).
La clave para lograr el refinamiento del grano en el proceso MAF a una velocidad de deformación ultralenta es la capacidad para operar, de forma continua, en un régimen de recristalización dinámica que es un resultado de las velocidades de deformación ultralentas utilizadas, es decir, 0,001 s-1 o más lenta. Durante la recristalización dinámica, los granos nuclean, generan y acumulan dislocaciones de forma simultánea. La generación de dislocaciones dentro de los nuevos granos nucleados reduce continuamente la fuerza motriz para el crecimiento de granos y la nucleación de los granos es energéticamente favorable. El proceso MAF a una velocidad de deformación ultralenta utiliza recristalización dinámica para recristalizar continuamente los granos durante el proceso de forjado. Pueden producirse cubos de aleación Ti-6-4 de grano ultrafino (UNS R56400) relativamente uniformes mediante el proceso MAF a velocidad de deformación ultralenta, pero el tiempo acumulativo que toma llevar a cabo las etapas de MAF puede ser excesivo en un ámbito comercial. Adicionalmente, a una gran escala convencional, el equipo de forjado de la prensa de troquel abierta comercialmente disponible puede no tener la capacidad de lograr las velocidades de deformación ultralentas necesarias en dichas realizaciones y, por lo tanto, puede ser necesario un equipo de forjado a medida para llevar a cabo el MAF a velocidades de deformación ultralentas en una escala de producción.
Por consiguiente, sería ventajoso desarrollar un proceso para producir aleaciones de titanio que tienen microestructuras de grano grueso, fino, muy fino o ultrafino que no necesita recalentamientos múltiples, ajusta las velocidades de deformación más altas, reduce el tiempo necesario para el procesamiento y/o elimina la necesidad de recurrir a un equipo de forjado a medida.
Sumario
La invención proporciona un método de refinado del tamaño del grano de una pieza de trabajo que comprende una aleación de titanio seleccionada de aleación de Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo (UNS R56260), aleación de Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0,08Si (UNS R54620), aleación de Ti-4Al-2,5V (UNS r54250), aleación de Ti-6Al-7Nb (UNS R56700) y aleación de Ti-6Al-6V-2Sn (UNS R56620), de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2 de las reivindicaciones adjuntas.
De acuerdo con la presente descripción, un método para refinar el tamaño del grano de una pieza de trabajo que comprende una aleación de titanio comprende emplear el recocido beta en la pieza de trabajo. Luego del recocido beta, la pieza de trabajo se enfría a una temperatura por debajo de la temperatura beta transus de la aleación de titanio. La pieza de trabajo es luego forjada con múltiples ejes. El forjado de múltiples ejes comprende: forjar mediante prensa la pieza de trabajo a una temperatura de forjado de la pieza de trabajo en un intervalo de temperatura de la pieza de trabajo en la dirección de un primer eje ortogonal de la pieza de trabajo con una velocidad de deformación suficiente como para calentar, de forma adiabática, una región interna de la pieza de trabajo; forjar mediante prensa la pieza de trabajo a una temperatura de forjado de la pieza de trabajo en el intervalo de temperatura de la pieza de trabajo en la dirección de un segundo eje ortogonal de la pieza de trabajo con una velocidad de deformación suficiente para calentar, de forma adiabática, la región interna de la pieza de trabajo; y forjar mediante prensa la pieza de trabajo a una temperatura de forjado de la pieza de trabajo en un intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo en la dirección de un tercer eje ortogonal de la pieza de trabajo con una velocidad de deformación suficiente para calentar, de forma adiabática, la región interna de la pieza de trabajo. Opcionalmente, de forma intermedia a las etapas sucesivas de forjado mediante prensa, la región interna de la pieza de trabajo calentada de forma adiabática se deja enfriar a una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo en el intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo, y una región de superficie externa de la pieza de trabajo se calienta a una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo en el intervalo de forjado de la pieza de trabajo. Al menos una de las etapas de forjado mediante prensa se repite hasta lograr un total de deformación de al menos 1,0 en al menos una región de la pieza de trabajo. En otra realización no limitativa, al menos una de las etapas de forjado mediante prensa se repite hasta lograr un total de deformación de al menos 1,0 hasta menos de 3,5 en al menos una región de la pieza de trabajo. En una realización no limitativa, una velocidad de deformación utilizada durante el forjado mediante prensa se encuentra en el intervalo de 0,2 s-1 a 0,8 s-1.
Luego del recocido beta, la pieza de trabajo se enfría a una temperatura por debajo de la temperatura beta transus de la aleación de titanio. La pieza de trabajo es luego forjada con múltiples ejes mediante una secuencia que comprende las siguientes etapas de forjado.
La pieza de trabajo es forjada mediante prensa a una temperatura de forjado de la pieza de trabajo en un intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo en la dirección de un primer eje A ortogonal de la pieza de trabajo hasta una altura de espaciador de reducción considerable con una velocidad de deformación que es suficiente para calentar, de forma adiabática, una región interna de la pieza de trabajo. Tal como se usa en la presente, una altura de espaciador de reducción considerable es una distancia equivalente a la dimensión final forjada deseada para cada eje ortogonal de la pieza de trabajo.
La pieza de trabajo es forjada mediante prensa a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo en el intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo en la dirección de un segundo eje B ortogonal de la pieza de trabajo en una primera reducción de bloqueo a una primera altura de espaciador de reducción de bloqueo. La primera reducción de bloqueo se aplica para devolverle a la pieza de trabajo, de forma sustancial, la forma anterior al forjado de la pieza de trabajo. Mientras que la velocidad de deformación de la primera reducción de bloqueo puede ser suficiente para calentar, de forma adiabática, una región interna de la pieza de trabajo, en una realización no limitativa, el calentamiento adiabático durante la primera reducción de bloque puede no ocurrir dado que la deformación total en el que se incurrió en la primera reducción de bloqueo puede no ser suficiente para calentar significativamente, de forma adiabática, la pieza de trabajo. La primera altura de espaciador de reducción de bloqueo es mayor que la altura de espaciador de reducción considerable.
La pieza de trabajo es forjada mediante prensa a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo en el intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo en la dirección de un tercer eje C ortogonal de la pieza de trabajo en una segunda reducción de bloqueo a una segunda altura de espaciador de reducción de bloqueo. La segunda reducción de bloqueo se aplica para devolverle a la pieza de trabajo, de forma sustancial, la forma anterior al forjado de la pieza de trabajo. Mientras que la velocidad de deformación de la segunda reducción de bloqueo puede ser suficiente para calentar, de forma adiabática, una región interna de la pieza de trabajo, en una realización no limitativa, el calentamiento adiabático durante la segunda reducción de bloqueo puede no ocurrir dado que la deformación total en el que se incurrió en la segunda reducción de bloqueo puede no ser suficiente para calentar significativamente, de forma adiabática, la pieza de trabajo. La segunda altura de espaciador de reducción de bloqueo es mayor que la altura de espaciador de reducción considerable.
La pieza de trabajo es forjada mediante prensa a una temperatura de forjado de la pieza de trabajo en un intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo en la dirección del segundo eje B ortogonal de la pieza de trabajo hasta la altura de espaciador de reducción considerable con una velocidad de deformación que es suficiente para calentar, de forma adiabática, una región interna de la pieza de trabajo.
La pieza de trabajo es forjada mediante prensa a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo en el intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo en la dirección del tercer eje C ortogonal de la pieza de trabajo en una primera reducción de bloqueo a la primera altura de espaciador de reducción de bloqueo. La primera reducción de bloqueo se aplica para devolverle a la pieza de trabajo, de forma sustancial, la forma anterior al forjado de la pieza de trabajo. Mientras que la velocidad de deformación de la primera reducción de bloqueo puede ser suficiente para calentar, de forma adiabática, una región interna de la pieza de trabajo, en una realización no limitativa, el calentamiento adiabático durante la primera reducción de bloque puede no ocurrir dado que la deformación total en el que se incurrió en la primera reducción de bloqueo puede no ser suficiente para calentar significativamente, de forma adiabática, la pieza de trabajo. La primera altura de espaciador de reducción de bloqueo es mayor que la altura de espaciador de reducción considerable.
La pieza de trabajo es forjada mediante prensa a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo en el intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo en la dirección del primer eje A ortogonal de la pieza de trabajo en una segunda reducción de bloqueo a la segunda altura de espaciador de reducción de bloqueo. La segunda reducción de bloqueo se aplica para devolverle a la pieza de trabajo, de forma sustancial, la forma anterior al forjado de la pieza de trabajo. Mientras que la velocidad de deformación de la segunda reducción de bloqueo puede ser suficiente para calentar, de forma adiabática, una región interna de la pieza de trabajo, en una realización no limitativa, el calentamiento adiabático durante la segunda reducción de bloqueo puede no ocurrir dado que la deformación total en el que se incurrió en la segunda reducción de bloqueo puede no ser suficiente para calentar significativamente, de forma adiabática, la pieza de trabajo. La segunda altura de espaciador de reducción de bloqueo es mayor que la altura de espaciador de reducción considerable.
La pieza de trabajo es forjada mediante prensa a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo en el intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo en la dirección del tercer eje C ortogonal de la pieza de trabajo en la reducción considerable hasta la altura de espaciador de reducción considerable con una velocidad de deformación que es suficiente para calentar, de forma adiabática, una región interna de la pieza de trabajo.
La pieza de trabajo es forjada mediante prensa a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo en el intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo en la dirección del primer eje A ortogonal de la pieza de trabajo en una primera reducción de bloqueo a la primera altura de espaciador de reducción de bloqueo. La primera reducción de bloqueo se aplica para devolverle a la pieza de trabajo, de forma sustancial, la forma anterior al forjado de la pieza de trabajo. Mientras que la velocidad de deformación de la primera reducción de bloqueo puede ser suficiente para calentar, de forma adiabática, una región interna de la pieza de trabajo, en una realización no limitativa, el calentamiento adiabático durante la primera reducción de bloque puede no ocurrir dado que la deformación total en el que se incurrió en la primera reducción de bloqueo puede no ser suficiente para calentar significativamente, de forma adiabática, la pieza de trabajo. La primera altura de espaciador de reducción de bloqueo es mayor que la altura de espaciador de reducción considerable.
La pieza de trabajo es forjada mediante prensa a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo en el intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo en la dirección del segundo eje B ortogonal de la pieza de trabajo en una segunda reducción de bloqueo a la segunda altura de espaciador de reducción de bloqueo. La segunda reducción de bloqueo se aplica para devolverle a la pieza de trabajo, de forma sustancial, la forma anterior al forjado de la pieza de trabajo. Mientras que la velocidad de deformación de la segunda reducción de bloqueo puede ser suficiente para calentar, de forma adiabática, una región interna de la pieza de trabajo, en una realización no limitativa, un calentamiento adiabático durante la segunda reducción de bloqueo puede no ocurrir dado que la deformación total en el que se incurrió en la segunda reducción de bloqueo puede no ser suficiente para calentar significativamente, de forma adiabática, la pieza de trabajo. La segunda altura de espaciador de reducción de bloqueo es mayor que la altura de espaciador de reducción considerable.
Opcionalmente, las etapas sucesivas intermedias de forjado mediante prensa de la realización del método anterior, la región interna de la pieza de trabajo calentada de forma adiabática se deja enfriar a una temperatura alrededor de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo en el intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo, y la región de superficie externa de la pieza de trabajo se calienta a una temperatura alrededor de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo en el intervalo de forjado de la pieza de trabajo.
Al menos una de las etapas de forjado mediante prensa se repite hasta lograr un total de deformación de al menos 1,0 y hasta menos de 3,5 en al menos una región de la pieza de trabajo. En una realización no limitativa, una velocidad de deformación utilizada durante el forjado mediante prensa se encuentra en el intervalo de 0,2 s-1 a 0,8 s­ i
Breve descripción de los dibujos
Las características y ventajas de los aparatos y métodos descritos en el presente documento pueden entenderse de mejor manera al referirse a las figuras adjuntas en las que:
La Figura 1 es un gráfico una predicción calculada de la fracción del volumen del equilibrio de fase alfa presente en las aleaciones Ti-6-4, Ti-6-2-4-6 y Ti-6-2-4-2 en función de la temperatura;
La Figura 2 es un diagrama de flujo que enumera las etapas de una realización no limitativa de un método para procesar aleaciones de titanio de acuerdo con la presente descripción;
La Figura 3 es una representación esquemática de los aspectos de una realización no limitativa de un método de forjado de múltiples ejes a alta velocidad de deformación que utiliza gestión térmica para procesar aleaciones de titanio para el refinamiento de los tamaños de grano, donde las Figuras 2(a), 2(c) y 2(e) representan las etapas no limitativas de forjado mediante prensa, y las Figuras 2(b), 2 (d) y 2 (f) representan las etapas de enfriamiento y calentamiento opcionales no limitativas de acuerdo con los aspectos no limitativos de la presente descripción; La Figura 4 es una representación esquemática de los aspectos de una técnica previa de una técnica de forjado de múltiples ejes de velocidad de deformación lenta conocida por su uso en el refinamiento del tamaño de muestras de pequeña escala;
La Figura 5 es un diagrama de flujo que enumera las etapas de una realización no limitativa de un método para procesar las aleaciones de titanio de acuerdo con la presente descripción que incluye reducciones ortogonales considerables a la dimensión final deseada de la pieza de trabajo y la primera y segunda reducciones de bloqueo;
La Figura 6 es una tabla del proceso termomecánico de temperatura-tiempo para una realización no limitativa de un método de forjado de múltiples ejes de velocidad de deformación alta de acuerdo con la presente descripción; La Figura 7 es una tabla del proceso termomecánico de temperatura-tiempo para una realización no limitativa de un método de forjado de múltiples ejes de velocidad de deformación alta de acuerdo con la presente descripción; La Figura 8 es una gráfica de un proceso termomecánico de temperatura-tiempo para una realización no limitativa de un método de forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación de beta transus completo de acuerdo con la presente descripción;
La Figura 9 es una representación esquemática de los aspectos de una realización no limitativa de un método de recalcadura y extrusión múltiple para el refinamiento del tamaño del grano de acuerdo con la presente descripción;
La Figura 10 es un diagrama de flujo que enumera las etapas de una realización no limitativa de un método para el procesamiento mediante recalcadura y extrusión múltiple de aleaciones de titanio de acuerdo con la presente descripción;
La Figura 11(a) es una micrografía de la microestructura de una aleación Ti-6-2-4-2 forjada y procesada comercialmente;
La Figura 11 (b) es una micrografía de la microestructura de una aleación Ti-6-2-4-2 procesada mediante la realización MAF de alta deformación gestionada de forma térmica descrita en el Ejemplo 1 de la presente descripción;
La Figura 12(a) es una micrografía que representa la microestructura de una aleación Ti-6-2-4-2 forjada y procesada comercialmente;
La Figura 12(b) es una micrografía de la microestructura de una aleación Ti-6-2-4-6 procesada mediante la realización MAF de alta deformación gestionada de forma térmica descrita en el Ejemplo 2 de la presente descripción;
La Figura 13 es una micrografía de la microestructura de una aleación Ti-6-2-4-6 procesada mediante la realización MAF de alta deformación gestionada de forma térmica descrita en el Ejemplo 3 de la presente descripción;
La Figura 14 es una micrografía de la microestructura de una aleación Ti-6-2-4-2 procesada mediante la realización MAF de alta deformación gestionada de forma térmica descrita en el Ejemplo 4 de la presente descripción que aplica una deformación igual en cada eje;
La Figura 15 es una micrografía de la microestructura de una aleación Ti-6-2-4-2 procesada mediante la realización MAF de alta deformación gestionada de forma térmica descrita en el Ejemplo 5 de la presente descripción, donde las reducciones de bloqueo se usan para minimizar una protuberancia de la pieza de trabajo que ocurre luego de cada reducción considerable;
La Figura 16(a) es una micrografía de la microestructura de la región central de una aleación Ti-6-2-4-2 procesada mediante la realización MAF de alta deformación utilizado del MAF beta transus completo que se describe en el Ejemplo 6 de la presente descripción; y
La Figura 16(b) es una micrografía de la microestructura de la región de superficie de una aleación Ti-6-2-4-2 procesada mediante la realización MAF de alta deformación gestionada de forma térmica utilizado MAF beta transus completo descrito en el Ejemplo 6 de la presente descripción.
El lector apreciará los detalles precedentes, así como también otros, al tener en cuenta la siguiente descripción detallada de determinadas realizaciones no limitativas conforme con la presente descripción.
Descripción detallada
Tal como se usa en el presente documento, los artículos gramaticales "un", "una", "el" y "la" pretenden incluir "al menos uno" o "uno o más" a menos que se indique lo contrario. Por lo tanto, los artículos se usan en la presente para referirse a uno o más de uno (es decir, al menos uno) de los objetos gramaticales del artículo. A modo de ejemplo, "un componente" significa uno o más componentes, y, por lo tanto, se contempla posiblemente más de un componente y se puede emplear o utilizar en una implementación de las realizaciones descritas.
La presente descripción incluye descripciones de diversas realizaciones. Se debe comprender que todas las realizaciones descritas en la presente son a modo de ejemplo, ilustrativas y no limitativas. Por lo tanto, la descripción de las diversas realizaciones de ejemplo, ilustrativas y no limitativas no limita la invención. Por el contrario, la invención está definida exclusivamente por las reivindicaciones.
Un aspecto de la presente descripción se dirige a realizaciones de un proceso de forjado de múltiples ejes para aleaciones de titanio que incluye la aplicación de velocidades de deformación altas durante las etapas de forjado para refinar el tamaño del grano. Se hace referencia a estas realizaciones de método en la presente descripción como "forjado de múltiples ejes de alta deformación" o "MAF de velocidad de deformación alta". Tal como se usa en el presente documento, los términos "reducción" y "impacto" hacen referencia, de forma intercambiable, a una etapa de forjado mediante prensa individual, donde una pieza de trabajo se forja entre superficies de troquel. Tal como se usa en la presente, la frase "altura del espaciador" hace referencia a la dimensión o espesor de una pieza de trabajo medida a lo largo de un eje ortogonal luego de una reducción a lo largo de ese eje. Por ejemplo, luego de una reducción de forjado mediante prensa a lo largo de un eje particular a una altura de espaciador de 10,2 cm (10,2 cm (4,0 pulgadas)), el espesor de la pieza de trabajo forjada mediante prensa medida a lo largo del eje será de alrededor de 10,2 cm (10,2 cm (4,0 pulgadas)). El concepto y uso de alturas de espaciador son conocidas por aquellos expertos en el campo de forjado mediante prensa y no necesitan ser tratados de forma adicional en el presente documento.
Se determinó previamente que para las aleaciones tal como la aleación Ti-6AI-4V (ASTM Grado 5; UNS R56400), a la que también puede hacerse referencia como aleación "Ti-6-4", puede usarse el forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación, donde la pieza de trabajo se forjó al menos a una deformación total de 3,5 para preparar barras de grano ultrafino. Este proceso se describe en la solicitud de patente estadounidense n.° de serie 12/882.538, presentada el 15 de septiembre de 2010, titulada "Vías de procesamiento de titanio y aleaciones de titanio] ("la Solicitud ‘538"). La aplicación de deformación de al menos 3,5 puede necesitar un tiempo de procesamiento y complejidad significativos, que agrega costos y aumenta la posibilidad de tener problemas no anticipados. La presente descripción describe un proceso de forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación que puede proporcionar estructuras de grano ultrafino que utiliza una deformación total en el intervalo de desde al menos 1,0 hasta menos de 3,5.
Los métodos, de acuerdo con la presente descripción, suponen la aplicación de un forjado de múltiples ejes y sus derivados, tal como el proceso de recalcadura y extrusión múltiple (MUD) descrito en la Solicitud 538 a aleaciones de titanio que exhiben precipitación alfa y cinética del crecimiento eficaces más lentas que la aleación Ti-6-4. En particular, la aleación Ti-6AI-2Sn-4Zr-2Mo-0.08Si (UNS R54620) a la que también puede hacerse referencia como aleación "Ti-6-2-4-2", tiene cinéticas alfa eficaces más lentas que la aleación Ti-6-4 como resultado de elementos de fijación de granos tal como Si. Asimismo, la aleación Ti-6AI-2Sn-4Zr-6Mo (UNS R56260), a la que también puede hacerse referencia como aleación "Ti-6-2-4-6" tiene cinéticas alfas eficaces más lentas que la aleación T-6-4 como resultado del contenido estabilizante beta aumentado. Se reconoce que, en términos de elementos de aleación, el crecimiento y precipitación de la fase alfa se encuentra en función de la velocidad de difusión del elemento de aleación en la aleación a base de titanio. Se conoce que el molibdeno tiene una de las velocidades de difusión más lentas de todas las adiciones de aleaciones de titanio. Además, los estabilizadores beta, tal como molibdeno, disminuyen la temperatura beta transus (Tp) de la aleación, donde Tp baja da como resultado, generalmente, una difusión más lenta de los átomos en la aleación a la temperatura de proceso para la aleación. Un resultado de las cinéticas de crecimiento y precipitación eficaces relativamente lentas de las aleaciones Ti-6-2-4-2 y Ti-6-2-4-6 es que el tratamiento térmico beta, utilizado antes del MAF de acuerdo con realizaciones de la presente descripción produce un tamaño de listón alfa fino y estable cuando se lo compara con el efecto de dicho proceso en la aleación Ti-6-4. Además, luego del tratamiento térmico beta y del enfriamiento, las aleaciones Ti-6-2-4-2 y Ti-6-2-4-6 tienen una estructura de grano beta fina que limita la cinética del crecimiento alfa del grano.
Las cinéticas eficaces del crecimiento alfa pueden evaluarse mediante identificación de las especies de difusión más lentas a una temperatura inmediatamente debajo de beta transus. Este enfoque se ha descrito teóricamente y se ha verificado experimentalmente en la bibliografía (véase Semiatin et al., Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science 38 (4), 2007, págs. 910-921). En aleaciones de titanio y titanio, la información de difusividad para todos los elementos de aleación posibles no se encuentra fácilmente disponible; sin embargo, los análisis de bibliografía como la que se presenta en Titanium (segunda edición, 2007), por Lutjering y Williams, generalmente concuerdan en la siguiente clasificación para algunos elementos de aleación comunes: Dmo < DNb < Dai ~ Dv ~ Dsn ~ Dzr ~ DHf < Dcr ~ Dní ~ Dcr ~ Dco ~ DMn ~ DFe
Por lo tanto, aleaciones como la aleación Ti-6-2-4-6 y la aleación Ti-6-2-4-2, que contienen molibdeno, muestra las cinéticas alfa lentas deseables que se requieren para lograr microestructuras de grano ultrafino a una deformación comparativamente menor que la aleación Ti-6-4 donde las cinéticas son controladas mediante la difusión del aluminio. Con base en las relaciones de grupo de la tabla periódica, además se podría postular razonablemente que el tantalio y el tungsteno pertenecen al grupo de difusores lentos.
Además de la inclusión de elementos difusores lentos para reducir la cinética eficaz de la fase alfa, reducir la temperatura beta transus en aleaciones controladas por difusión de aluminio tendrá un efecto similar. Una reducción de la temperatura beta transus de 100 °C reducirá la difusividad del aluminio en la fase beta aproximadamente un orden de magnitud a la temperatura beta transus. Las cinéticas alfa en aleaciones tales como la aleación ATI 425® (Ti-4A1-2.5V; UNS 54250) y la aleación Ti-6-6-2 (Ti-6AI-6V-2SN; UNS 56620) son, posiblemente, controladas por difusión de aluminio; sin embargo, las temperaturas beta transus más bajas de estas aleaciones relativas a la aleación Ti-6AI-4V también dan como resultado las cinéticas alfa eficaces más lentas. La aleación Ti-6AI-7Nb (UNS R56700), normalmente una versión biomédica de la aleación Ti-6AI-4V puede también exhibir cinéticas alfa eficaces más lentas dado el contenido de niobio.
Inicialmente se esperaba que las aleaciones alfa+beta distintas a la aleación Ti-6-4 podrían ser procesadas bajo condiciones similares a aquellas descritas en la Solicitud 538 a temperaturas que podrían dar como resultado fracciones de volumen similares de la fase alfa. Por ejemplo, de acuerdo con las predicciones utilizando el software PANDAT, una herramienta informática comercialmente disponible de Computherm, LLC, Madison, Wisconsin, USA, se predijo que la aleación Ti-6-4 a 1500 °F (815,6 °C) debería tener aproximadamente la misma fracción de volumen de la fase alfa que la aleación Ti-6-2-4-2 a 1600 °F (871,1 °C) y la aleación Ti-6-2-4-6 a 1200 °F (648,9 °C). Ver, por ejemplo, la Figura 1. Sin embargo, las aleaciones Ti-6-2-4-2 y Ti-6-2-4-6 se agrietó gravemente cuando se procesó en la forma en que la aleación Ti-6-4 se procesó en la Solicitud 538 utilizando temperaturas que se predijo que producirían una fracción de volumen similar de la fase alfa. Se necesitaron temperaturas mucho más altas, lo que dio como resultado fracciones de volumen de equilibrio menores, y/o deformación por ciclo significativamente reducida para procesar, de forma exitosa, las aleaciones Ti-6-2-4-2 y Ti-6-2-4-6.
Las variaciones al proceso MAF de alta velocidad de deformación, que incluye las temperaturas de forjado alfa/beta, la velocidad de deformación, la deformación por impacto, el tiempo de espera entre impactos, la cantidad y la duración de los recalentamientos y los tratamientos térmicos intermedios pueden afectar la microestructura resultante y la presencia y el alcance del agrietamiento. Inicialmente se intentó llevar a cabo deformaciones totales menores con el fin de inhibir el agrietamiento, sin ninguna expectativa de que darían como resultado estructuras de grano ultrafino. Sin embargo, cuando se , examinó, las muestras procesadas utilizando deformaciones totales menores mostraron una promesa significativa de producir estructuras de grano ultrafino. Este resultado fue totalmente inesperado.
El diagrama de flujo mostrado en la Figura 2 y la representación esquemática en la Figura 3 ilustran aspectos de una realización no limitativa de acuerdo con la presente descripción de un método (16) para usar un forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación (mAf) para refinar el tamaño del grano de aleaciones de titanio. Antes del forjado de múltiples ejes (26), una pieza de trabajo de una aleación de titanio 24 se somete a recocido beta (18) y se enfrió (20). La refrigeración por aire es posible con piezas de trabajo más pequeñas, como, por ejemplo, cubos de 10,2 cm (4 pulgadas); sin embargo, también puede usarse la refrigeración por agua o líquido. Las velocidades de refrigeración más rápidas dan como resultado tamaños de listón y granos alfa más finos. El recocido beta (18) comprende el calentamiento de la pieza de trabajo 24 sobre la temperatura beta transus de la aleación de titanio de la pieza de trabajo 24 y mantenerla durante un tiempo suficiente para formar la fase beta total en la pieza de trabajo 24. El recocido beta (18) es un proceso conocido para el experto en la técnica y, por lo tanto, no se describe en detalle en la presente. Una realización no limitativa de recocido beta puede incluir calentar la pieza de trabajo 24 a una temperatura de recocido beta que se encuentra alrededor de 50 °F (27,8 °C) sobre la temperatura beta transus de la aleación de titanio y mantener la pieza de trabajo 24 en la temperatura durante alrededor de 1 hora.
Luego del recocido beta (18), la pieza de trabajo 24 se enfría (20) a una temperatura por debajo de la temperatura beta transus de la aleación de titanio de la pieza de trabajo 24. En una realización no limitativa de la presente descripción, la pieza de trabajo se enfría a temperatura ambiente. Tal como se usa en el presente documento, "temperatura ambiente" hace referencia a la temperatura del entorno. Por ejemplo, en un caso de producción comercial no limitativo, "temperatura ambiente" hace referencia a la temperatura del entorno de la fábrica. En una realización no limitativa, el enfriamiento (20) puede incluir inactivación. La inactivación incluye sumergir la pieza de trabajo 24 en agua, aceite u otro líquido adecuado y es un proceso entendido por una persona experta en la técnica metalúrgica. En otras realizaciones no limitativas, particularmente para piezas de trabajo más pequeñas, el enfriamiento (20) puede comprender la refrigeración por aire. Cualquier método de enfriamiento de una pieza de trabajo de aleación de titanio 24 conocido por un experto en la técnica en la actualidad o más adelante se encuentra dentro del alcance de la presente descripción. Además, en una realización determinada no limitativa, el enfriamiento (20) comprende el enfriamiento directamente a una temperatura de forjado de la pieza de trabajo en el intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo para el forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación.
Luego del enfriar (20) la pieza de trabajo, la pieza de trabajo se somete a forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación (26). Tal como entienden los expertos en la técnica, el forjado de múltiples ejes ("MAF"), a la que también puede hacerse referencia como forjado "A-B-C", es una forma de deformación plástica grave. El forjado de múltiples ejes de alta velocidad (26), de acuerdo con una realización no limitativa de la presente descripción, incluye calentar (etapa 22 en la Figura 2) una pieza de trabajo 24 que comprende una aleación de titanio a una temperatura de forjado en un intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo que se encuentra dentro del campo de fase alfa+beta de la aleación de titanio, seguido de MAF (26) utilizando una alta velocidad de deformación. Es aparente que en una realización en la cual la etapa de enfriamiento (20) que comprende el enfriamiento hasta una temperatura en el intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo la etapa de calentamiento (22) no es necesaria.
Se utiliza una alta velocidad de deformación en el MAF de alta velocidad de deformación para calentar, de forma adiabática, una región interna de la pieza de trabajo. Sin embargo, en realizaciones no limitativas de acuerdo con la presente descripción, en al menos el último ciclo de impactos A-B-C del MAF de alta velocidad de deformación en el ciclo, la temperatura de la región interna de la pieza de trabajo de aleación de titanio 24 no debería exceder la temperatura beta transus (Tp) de la pieza de trabajo de aleación de titanio. Por lo tanto, en dichas realizaciones no limitativas la temperatura de forjado de la pieza de trabajo para al menos el ciclo final de impactos A-B-C, o al menos el último impacto del ciclo, del MAF de alta velocidad de deformación debería elegirse para asegurar que durante el MAF de alta velocidad de deformación, la temperatura de la región interna de la pieza de trabajo no iguala ni excede la temperatura beta transus de la aleación. Por ejemplo, en una realización no limitativa de acuerdo con la presente descripción, la temperatura de la región interna de la pieza de trabajo no excede 20 °F (11,1 °C) debajo de la temperatura beta transus de la aleación, es decir, Tp - 20 °F (Tp -11,1 °C), durante al menos el ciclo de alta velocidad de deformación final de los impactos A-B-C en el MAF o durante al menos el último impacto de forjado mediante prensa cuando una deformación total de al menos 1,0 o en un intervalo de al menos 1,0 hasta menos de 3,5, se logra en al menos una región de la pieza de trabajo.
En una realización no limitativa de MAF de alta velocidad de deformación de acuerdo con la presente descripción, una temperatura de forjado de la pieza de trabajo comprende una temperatura dentro de un intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo. En una realización no limitativa, la temperatura de forjado de la pieza de trabajo es 100 °F (55,6 °C) debajo de la temperatura beta transus (Tp) de la aleación de titanio de la pieza de trabajo hasta 700 °F (388,9 °C) debajo de la temperatura beta transus de la aleación de titanio. En aun otra realización no limitativa, la temperatura de forjado de la pieza de trabajo es 300 °F (166,7 °C) debajo de la temperatura beta transus de la aleación de titanio hasta 625 °F (347 °C) debajo de la temperatura beta transus de la aleación de titanio. En una realización no limitativa, el extremo inferior de un intervalo de temperatura de forjado de pieza de trabajo en el campo de fase alfa+beta donde el daño, tal como, por ejemplo, la formación de grietas y cortes no ocurre en la superficie de la pieza de trabajo durante el impacto de forjado.
En una realización de método no limitativa mostrada en la Figura 2 aplicada a la aleación Ti-6-2-4-2, que tiene una temperatura beta transus (Tp) de alrededor de 1820 °F (996 °C), el intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo puede ser de 1120 °F (604,4 °C) a 1720 °F (937,8 °C) o en otra realización puede ser de 1195 °F (646,1 °C) a 1520 °F (826,7 °C). En una realización de método no limitativa mostrada en la Figura 2 aplicada a la aleación Ti-6-2-4-6, que tiene una temperatura beta transus (Tp) de alrededor de 1720 °F (940 °C), el intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo puede ser de 1020 °F (548,9 °C) a 1620 °F (882,2 °C) o en otra realización puede ser de 1095 °F (590,6 °C) a 1420 °F (771,1 °C). En aun otra realización no limitativa, cuando se le aplica la realización mostrada en la Figura 2 a la aleación ATI 425® (UNS R54250), a la que también se hace referencia como aleación "Ti-4AI-2.5V" y que tiene una temperatura beta transus (Tp) de alrededor de 1780 °F (971,1 °C) , el intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo puede ser de 1080 °F (582,2 °C) a 1680 °F (915,6 °C), o en otra realización puede ser de 1155 °F (623,9 °C) a 1480 °F (804,4 °C). En aun otra realización no limitativa, cuando se le aplica la realización de la presente descripción de la Figura 2 a una aleación Ti-6A1-6V-2Sn (UNS 56620), a la que también se hace referencia como aleación "Ti-6-6-2" y que tiene una temperatura beta transus (Tp) de alrededor de 1735 °F (946,1 °C), el intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo puede ser de 1035 °F (527,2 °C) a 1635 °F (890,6 °C), o en otra realización puede ser de 1115 °F (601,7 °C) a 1435 °F (779,4 °C). La presente descripción supone la aplicación de un forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación y sus derivados, tal como el método MUD descrito en la Solicitud 538 a aleaciones de titanio que tienen precipitación alfa y cinética del crecimiento eficaces más lentas que la aleación Ti-6-4.
Con referencia nuevamente a las Figuras 2 y 3, cuando la pieza de trabajo de aleación de titanio 24 se encuentra a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo, la pieza de trabajo 24 se somete a MAF de alta velocidad de deformación (26). En una realización no limitativa de acuerdo con la presente descripción, el MAF (26) comprende forjado mediante prensa (etapa 28, mostrada en la Figura 3(a)) la pieza de trabajo 24 a temperatura de forjado de la pieza de trabajo en la dirección (A) de un primer eje ortogonal 30 de la pieza de trabajo utilizando una velocidad de deformación que es suficiente para calentar, de forma adiabática, la pieza de trabajo o al menos calentar, de forma adiabática, una región interna de la pieza de trabajo y deformar, de forma plástica, la pieza de trabajo 24.
Se utilizan altas velocidades de deformación y rápidas velocidades de cabezal para calentar la región interna de la pieza de trabajo en realizaciones no limitativas de MAF de alta velocidad de deformación de acuerdo con la presente descripción. En una realización no limitativa de acuerdo con la presente descripción, el término "alta velocidad de deformación" hace referencia a una velocidad de deformación ubicada en el intervalo de alrededor de 0,2 s-1 a alrededor de 0,8 s-1. En una realización no limitativa de acuerdo con la presente descripción, el término "alta velocidad de deformación" hace referencia a una velocidad de deformación ubicada en el intervalo de alrededor de 0,2 s-1 a alrededor de 0,4 s-1.
En una realización no limitativa de acuerdo con la presente descripción utilizando una alta velocidad de deformación como se definió anteriormente en la presente, una región interna de la pieza de trabajo de aleación de titanio puede calentarse, de forma adiabática, a alrededor de 200 °F (111,1 °C) sobre la temperatura de forjado de la pieza de trabajo. En otra realización no limitativa, durante el forjado mediante prensa, se calienta, de forma adiabática, una región interna hasta una temperatura en el intervalo de alrededor de 100 °F (55,6 °C) hasta alrededor de 300 °F (166,7 °C) sobre la temperatura de forjado de la pieza de trabajo. En aun otra realización no limitativa, durante el forjado mediante prensa, se calienta, de forma adiabática, una región interna hasta una temperatura en el intervalo de alrededor de 150 °F (83,3 °C) hasta alrededor de 250 °F (138,9 °C) sobre la temperatura de forjado de la pieza de trabajo. Como se mencionó anteriormente, en realizaciones no limitativas, ninguna parte de la pieza de trabajo debe calentarse sobre la temperatura beta transus de la aleación de titanio durante el último ciclo de los impactos A-B-C del MAF de alta velocidad de deformación, o durante el último impacto en un eje ortogonal.
En una realización no limitativa, durante el forjado de prensa (28), la pieza de trabajo 24 se deforma, de manera plástica, hasta reducirse en altura u otra dimensión que se encuentre en el intervalo de 20 % a 50 %, es decir, la dimensión se reduce en un porcentaje dentro de ese intervalo. En otra realización no limitativa, durante el forjado de prensa (28), la pieza de trabajo 24 se deforma, de manera plástica, hasta reducirse en altura u otra dimensión que se encuentre en el intervalo de 30 % a 40 %.
Un proceso de forjado de múltiples ejes de velocidad de deformación ultralenta conocido (0,001 s-1 o más lenta) se representa de forma esquemática en la Figura 4. Generalmente, un aspecto de forjado de múltiples ejes es que luego de cada ciclo de tres golpes (es decir, "tres impactos") del aparato de forjado (que puede ser, por ejemplo, un forjado de troquel abierta), la forma y el tamaño de la pieza de trabajo se acerca a la de la pieza de trabajo justo antes del primer impacto de ese ciclo de tres impactos. Por ejemplo, luego de que una pieza de trabajo cúbica de 12,7 cm (5 pulgadas) de lado es, inicialmente, forjada con un primer "impacto" en la dirección del eje "a", rotado a 90 ° y forjado con un segundo impacto en la dirección del eje ortogonal "b", y luego rotado a 90 ° y forjado con un tercer impacto en la dirección del eje ortogonal "c", la pieza de trabajo se parecerá al cubo inicial e incluirá aproximadamente laterales de 12,7 cm (5 pulgadas). En otras palabras, aunque el ciclo de tres impactos deformó el cubo en tres etapas a lo largo de los tres ejes ortogonales del cubo, como resultado del reposicionamiento de la pieza de trabajo entre impactos individuales y la selección de la reducción durante cada impacto, el resultado total de las tres deformaciones de forjado es volver el cubo a su tamaño y forma originales aproximadas.
En otra realización no limitativa, de acuerdo con la presente descripción, una primera etapa de forjado con prensa (28), que se muestra en la Figura 2(a), también denominada en el presente documento como el "primer impacto", puede incluir forjar con prensa la pieza de trabajo en una parte superior mirando hacia abajo a una altura de espaciador predeterminada mientras que la pieza de trabajo se encuentra a una temperatura en el intervalo de temperaturas de forjado de la pieza de trabajo. Tal como se usa en el presente documento, el término "altura de espaciador" se refiere a la dimensión de la pieza de trabajo en la finalización de una reducción de forjado con prensa particular. Por ejemplo, para una altura de espaciador de 12,7 cm (5 pulgadas), la pieza de trabajo se forja en una dimensión de alrededor de 12,7 cm (5 pulgadas). En una realización no limitativa específica del método de la presente descripción, una altura de espaciador es, por ejemplo, 12,7 cm (5 pulgadas). En otra realización no limitativa, la altura de un espaciador es 12,7 cm (5 pulgadas). Otras alturas de espaciadores, tales como, por ejemplo, menos que 12,7 cm (5 pulgadas), alrededor de 10,2 cm (4 pulgadas), alrededor de 7,6 cm (3 pulgadas), más de 12,7 cm (5 pulgadas), o 12,7 cm (5 pulgadas) hasta 76,2 cm (30 pulgadas) se encuentran dentro del alcance de las realizaciones de la presente, pero no deberían considerarse como que limitan el alcance de la presente descripción. Las alturas de espaciadores solo están limitadas por las capacidades del forjado y opcionalmente, tal como se verá en el presente documento, las capacidades del sistema de gestión térmica de acuerdo con realizaciones no limitativas de la presente descripción para mantener la pieza de trabajo en la temperatura de forjado de la pieza de trabajo. Las alturas de espaciadores de menos de 7,6 cm (3 pulgadas) también se encuentran dentro del alcance de las realizaciones descritas en el presente documento, y tales alturas de espaciadores relativamente pequeñas solo están limitadas por las características deseadas de un producto terminado. El uso de las alturas de espaciadores de alrededor de 76,2 cm (30 pulgadas), por ejemplo, en métodos de acuerdo con la presente descripción, permite la producción de formas de aleación de titanio con forma de cubo con tamaño de barra (por ejemplo, de 76,2 cm (30 pulgadas) de lado) con un tamaño de grano fino, tamaño de grano muy fino o tamaño de grano ultrafino. Las formas cúbicas con tamaño de barra de aleaciones convencionales se han empleado como piezas de trabajo que se forjan en partes de carcazas, disco, anillo y para turbinas aeronáuticas o de base terrestre, por ejemplo.
Las alturas de espaciadores que deberían emplearse en varias realizaciones no limitativas de métodos de acuerdo con la presente descripción pueden ser determinadas por un experto en la técnica sin necesidad de experimentación indebida al considerar la presente descripción. Las alturas de espaciador específicas pueden ser determinadas por un experto en la técnica sin experimentación indebida. Las alturas de espaciadores específicas dependen de la capacidad de una aleación específica de agrietarse durante el forjado. Las aleaciones que tienen una susceptibilidad más alta a agrietarse requerirán alturas de espaciadores más grandes, es decir, menos deformación por impacto para prevenir el agrietamiento. El límite de calentamiento adiabático también debe considerarse cuando se elige una altura de espaciador porque, al menos en el último ciclo de impactos, la temperatura de la pieza, de trabajo no debería sobrepasar la T~ de la aleación. Además, el límite de capacidad de la prensa para forjar necesita ser considerada cuando se selecciona una altura de espaciador. Por ejemplo, durante el prensado de una pieza de trabajo cúbica de 10,2 cm (4 pulgadas) de lado, el área transversal aumenta durante la etapa de prensado. Como tal, aumenta la carga total que se requiere para evitar que la pieza de trabajo se deforme a la velocidad de deformación. La carga no puede aumentar más allá de las capacidades de la prensa para forjar. Además, la geometría de la pieza de trabajo necesita ser considerada cuando se seleccionan las alturas de espaciadores grandes deformaciones pueden tener como resultado una protuberancia en la pieza de trabajo. Una reducción muy grande puede tener como resultado un aplanamiento relativo de la pieza de trabajo, para que el próximo impacto de forjado en el sentido de un eje ortogonal diferente pueda doblar la pieza de trabajo.
En determinadas realizaciones no limitativas, las alturas de espaciadores utilizadas para cada impacto en el eje ortogonal son equivalentes. En otras realizaciones determinadas no limitativas, las alturas de espaciadores utilizadas para cada impacto en el eje ortogonal no son equivalentes. Las realizaciones no limitativas de MAF de alta velocidad de deformación que utilizan alturas de espaciadores no equivalentes para cada eje ortogonal se presentan más adelante.
Luego de forjar con prensa (28) la pieza de trabajo 24 en el sentido del primer eje ortogonal 30, es decir, en el sentido A mostrado en la Figura 2(a), una realización no limitativa de un método de acuerdo con la presente descripción comprende además, opcionalmente, una etapa en la que se permite (etapa 32) que la temperatura de la región interna calentada de forma adiabática (no mostrado) de la pieza de trabajo se enfríe a una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo en el intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo, que se muestra en la Figura 3(b). En varias realizaciones no limitativas, los tiempos de enfriamiento de la región interna, o tiempos de "espera", pueden variar, por ejemplo, de 5 segundos a 120 segundos, de 10 segundos a 60 segundos o de 5 segundos a 5 minutos. En varias realizaciones no limitativas de acuerdo con la presente descripción, una "región interna calentada de forma adiabática" de una pieza de trabajo, tal como se utiliza en el presente documento, se refiere a una región que se extiende hacia afuera de un centro de la pieza de trabajo y que tiene un volumen de al menos alrededor de 50 %, o al menos alrededor de 60 %, o al menos alrededor de 70 %, o al menos alrededor de 80 % de la pieza de trabajo. Un experto en la técnica reconocerá que el tiempo que se requiere para enfriar la región interna de una pieza de trabajo a una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo dependerá en el tamaño, forma y composición de la. pieza de trabajo 24, así como de las condiciones del entorno que rodea la pieza de trabajo 24.
Durante el período de enfriamiento de la región interna, un aspecto de un sistema de gestión térmica 33 de acuerdo con determinadas realizaciones no limitativas descritas en el presente documento opcionalmente comprenden calentar (etapa 34) una región de superficie externa 36 de la pieza de trabajo 24 a una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo. De esta manera, la temperatura de la pieza de trabajo 24 se encuentra en una condición uniforme o casi uniforme y sustancialmente isotérmica en o cerca de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo antes de cada impacto de MAF de alta velocidad de deformación. Se reconoce que se encuentra dentro del alcance de la presente descripción el calentar (34), opcionalmente, la región de superficie externa 36 de la pieza de trabajo 24 luego de cada calentamiento del eje A, luego de cada impacto en el eje B y/o luego de cada impacto en el eje C. En realizaciones no limitativas, la superficie externa de la pieza de trabajo opcionalmente se calienta (34) luego de cada ciclo de impactos A-B-C. En aun otras realizaciones no limitativas, la región de superficie externa opcionalmente se calienta luego de cualquier impacto o ciclo de impactos, siempre y cuando la temperatura general de la pieza de trabajo se mantenga dentro del intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo durante el proceso de forjado. Las veces que una pieza de trabajo debería calentarse para' mantener una temperatura de la pieza de trabajo 24 en una condición uniforme o casi uniforme y sustancialmente isotérmica en o cerca de una temperatura de forjado de la pieza de trabajo antes de cada impacto MAF de tasa de alta velocidad de deformación puede depender del tamaño de la pieza de trabajo, y esto puede ser determinado por una persona experta en la técnica sin experimentación indebida. En varias realizaciones no limitativas de acuerdo con la presente descripción, una "región de superficie externa" de una pieza de trabajo, tal como se utiliza en la presente, se refiere a una región que se extiende hacia adentro de una superficie externa de la pieza de trabajo y que tiene un volumen de al menos alrededor de 50 %, o al menos alrededor de 60 %, o al menos alrededor de 70 %, o al menos alrededor de 80 % de la pieza de trabajo.
En realizaciones no limitativas, se puede calentar (34) una región de superficie externa 36 de la pieza de trabajo 24 utilizando uno o más mecanismos de calentamiento de superficie 38 del sistema de gestión térmica 33. Ejemplos de mecanismos de calentamiento de la superficie posibles para las etapas de forjado con prensa sucesivas, la pieza de trabajo completa se puede colocar en un horno o se puede calentar de otro modo a una temperatura con el intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo.
En determinadas realizaciones no limitativas, como una característica opcional, entre cada uno de los impactos de forjado A, B y C, se utiliza el sistema de gestión térmica 33 para calentar la región de superficie externa 36 de la pieza de trabajo, y la región interna calentada de forma adiabática se deja enfriar durante un tiempo de enfriamiento de región interna para hacer que la temperatura vuelva a la pieza de trabajo a una temperatura sustancialmente uniforme igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo. En otras realizaciones determinadas no limitativas de acuerdo con la presente descripción, como una característica opcional, entre cada uno de los impactos de forjado A, B y C, el sistema de gestión térmica 33 se utiliza para calentar la región de superficie externa 36 de la pieza de trabajo, y la región interna calentada de forma adiabática se deja enfriar durante un tiempo de enfriamiento de región interna para que la temperatura de la pieza de trabajo vuelva a una temperatura sustancialmente uniforme dentro del intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo. Las realizaciones no limitativas de un método de acuerdo con la presente descripción que utilizan (1) un sistema de gestión térmica 33 para calentar la región de superficie externa de la pieza de trabajo a una temperatura dentro del intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo y (2) un período durante el cual la región interna calentada de forma adiabática se enfría a una temperatura dentro del intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo se puede denominar en la presente "gestionada térmicamente, de forjado de múltiples ejes con alta velocidad de deformación". 38 e incluye, de modo no limitativo, calentadores de llama adaptados para calefacción a llama; calentadores de inducción adaptados para calefacción de inducción; calentadores radiantes adaptados para calefacción radiante de la superficie externa de la pieza de trabajo 24. Otros mecanismos y técnicas para calentar una región de superficie externa de la pieza de trabajo será evidente para los expertos en la técnica al considerar la presente descripción, y tales mecanismos y técnicas se encuentran dentro del alcance de la presente descripción. Una realización no limitativa de un mecanismo de calefacción de la región de superficie externa 38 puede comprender un horno de caja (no mostrado). Se puede configurar un horno de caja con varios mecanismos de calefacción para calentar la región de la superficie externa de la pieza de trabajo utilizando uno o más mecanismos de calefacción a llama, mecanismos de calefacción radiante, mecanismos de calefacción de inducción y cualquier otro mecanismo de calefacción adecuado conocido ahora o más adelante por una persona experta en la técnica.
En otra realización no limitativa, la temperatura de la región de superficie externa 36 de la pieza de trabajo 24 se calienta (34) opcionalmente y se mantiene a una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo y dentro del intervalo de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo utilizando uno o más calentadores de troquel 40 de un sistema de gestión térmica 33. Los calentadores de troquel 40 se pueden utilizar para mantener los troqueles 42 o las superficies de forjado con prensa y troquel 44 de los troqueles a una temperatura igual o cercana a la de forjado de la pieza de trabajo o a temperaturas dentro del intervalo de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo. En una realización no limitativa, los troqueles 42 del sistema de gestión térmica se calientan a una temperatura dentro de un intervalo que incluye la temperatura de forjado de la pieza de trabajo hasta 100 °F (55,6 °C) por debajo de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo. Los calentadores de troqueles 40 pueden calentar los troqueles 42 o la superficie de forjado con prensa de troquel 44 mediante cualquier mecanismo de calefacción adecuado conocido ahora o más adelante por una persona experta en la técnica, que incluye, de modo no limitativo, mecanismos de calefacción a llama, mecanismos de calefacción radiante, mecanismos de calefacción de conducción y/o mecanismos de calefacción de inducción. En una realización no limitativa, un calentador de troquel 40 puede ser un componente de un horno de caja (no mostrado). Mientras que el sistema de gestión térmica 33 no se muestra en su lugar y siendo utilizado durante las etapas de enfriamiento (32), (52), (60) o el proceso de forjado de múltiples ejes (26) mostrados en las Figuras 2(b), (d) y (f), se reconocerá que el sistema de gestión térmica 33 puede o no estar en su lugar durante las etapas de forjado con prensa (28),(46),(56) descritas en las Figuras 2(a), (c) y (e).
Tal como se muestra en la Figura 3(c), un aspecto de una realización no limitativa de un método de forjado de múltiples ejes (26) de acuerdo con la presente descripción comprende forjar con prensa (etapa 46) la pieza de trabajo 24 a una temperatura de forjado de la pieza de trabajo en un intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo en el sentido (B) de un segundo eje ortogonal 48 de la pieza de trabajo 24 utilizando una velocidad de deformación que es suficiente para calentar de forma adiabática la pieza de trabajo 24, o al menos una región interna de la pieza de trabajo 24, y deformar de forma plástica la pieza de trabajo 24. En una realización no limitativa, durante el forjado con prensa (46), la pieza de trabajo 24 se deforma hasta una deformación plástica de una reducción de 20 % a 50 % en altura u otra dimensión. En otra realización no limitativa, durante el forjado con prensa (46), la pieza de trabajo 24 se deforma de forma plástica hasta una deformación plástica de una reducción de 30 % a 40 % en altura u otra dimensión. En una realización no limitativa, la pieza de trabajo 24 se puede forjar con prensa (46) en el sentido del segundo eje ortogonal 48 a la misma altura de espaciador utilizada en la primera etapa de forjado con prensa (28). En otra realización no limitativa, la pieza de trabajo 24 se puede forjar con 5 prensa en el sentido del segundo eje ortogonal 48 a una altura diferente de espaciador que la que se utiliza en la primera etapa de forjado con prensa (28). En otra realización no limitativa, la región interna (no mostrada) de la pieza de trabajo 24 se calienta de forma adiabática durante la etapa de forjado con prensa (46) a la misma temperatura que la de la primera etapa de forjado con prensa. En otras realizaciones no limitativas, las altas velocidades de deformación utilizadas para el forjado con prensa (46) se encuentran en los mismos intervalos de velocidades de deformación tal como se describen para la primera etapa de forjado con prensa (28).
En una realización no limitativa, tal como se ilustra en las Figuras 2(b) y (d), la pieza de trabajo 24 se puede rotar 20 (50) entre etapas de forjado con prensa sucesivas (por ejemplo, (28),(46),(56)) para presentar un eje ortogonal diferente a las superficies de forjado. Esta rotación se puede denominar rotación "A-B-C". Se entiende que al utilizar diferentes configuraciones de forjado, es posible rotar el cabezal en el forjado en vez de rotar la pieza de trabajo 24, o un forjado puede estar equipada con cabezales de múltiples ejes para que no sea requerida la rotación de la pieza de trabajo ni el forjado. Obviamente, el aspecto importante es el cambio relativo en posición de la pieza de trabajo y el cabezal que se está utilizando, y rotar (50) la pieza de trabajo 24 puede ser innecesario u opcional. En las configuraciones de equipamiento industrial más actuales, sin embargo, será necesario rotar (50) la pieza de trabajo a un eje ortogonal diferente en medio de etapas de forjado con prensa para completar el proceso de forjado de múltiples ejes (26).
En realizaciones no limitativas en las que la rotación A-B-C (50) es requerida, la pieza de trabajo 24 se puede rotar de forma manual mediante un operador de forjado o mediante un sistema de rotación automática (no mostrado) para proporcionar la rotación A-B-C (50). Un sistema de rotación A-B-C automático puede incluir, pero no se limita a incluir, mecanizado manipulador estilo abrazadera de oscilación libre o similar para permitir una realización de forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación gestionada de forma térmica no limitativa descrita en la presente.
Luego de forjar con prensa (46) la pieza de trabajo 24 en el sentido del segundo eje ortogonal 48, es decir, en el sentido B, tal como se muestra en la Figura 3(d), el proceso (20) comprende además, opcionalmente, permitir (etapa 52) que una región interna calentada de forma adiabática (no mostrada) de la pieza de trabajo se enfríe a una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo, que se muestra en la Figura 3(d). En determinadas realizaciones no limitativas, los tiempos de enfriamiento de la región interna, o tiempos de espera, pueden variar, por ejemplo, de 5 segundos a 120 segundos, o de 10 segundos a 60 segundos o de 5 segundos hasta 5 minutos. Un experto en la técnica reconocerá que los tiempos de enfriamiento mínimos dependen del tamaño, forma y composición de la pieza de trabajo 24, así como de las características del ambiente que rodea la pieza de trabajo.
Durante el período opcional 'de enfriamiento de la región interna, un aspecto opcional de un sistema de gestión térmica 33 de acuerdo con determinadas realizaciones no limitativas descritas en la presente opcionalmente comprenden calentar (etapa 54) una región de superficie externa 36 de la pieza de trabajo 24 a una temperatura en el intervalo de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo igual o 5 cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo. De esta manera, la temperatura de la pieza de trabajo 24 se mantiene en una condición uniforme o casi uniforme y sustancialmente isotérmica en o cerca de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo antes de cada impacto de MAF de alta velocidad de deformación. En realizaciones no limitativas, cuando se utiliza el sistema de gestión térmica 33 para calentar la región de superficie externa 36, así como cuando se permite que la región interna calentada de forma adiabática se enfríe durante un tiempo de enfriamiento en la región interna específica, la temperatura de la pieza de trabajo vuelve a una temperatura sustancialmente uniforme igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo entre cada impacto de forjado A-B-C. En otras realizaciones no limitativas de acuerdo con la presente descripción, cuando se utiliza el sistema de gestión térmica 33 para calentar la región de superficie externa 36, así como cuando se permite que la región interna calentada de forma adiabática se enfríe durante un tiempo de enfriamiento en la región interna específica, la temperatura de la pieza de trabajo vuelve a una temperatura sustancialmente uniforme dentro del intervalo de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo antes de cada impacto MAF de alta velocidad de deformación.
En una realización no limitativa, se puede calentar (54) una región de superficie externa 36 de la pieza de trabajo 24 utilizando uno o más mecanismos de calentamiento de superficie externa 38 del sistema de gestión térmica 33. Los ejemplos de los mecanismos de calentamiento 38 posibles pueden incluir, de modo no limitativo, calentadores a llama adaptados para la calefacción a llama; calentadores de inducción adaptados para la calefacción de inducción; y/o 15 calentadores radiantes adaptados para la calefacción radiante de la pieza de trabajo 24. Una realización no limitativa de un mecanismo de calefacción de superficie 38 puede comprender un horno de caja (no mostrado). Otros mecanismos y técnicas para calentar una superficie externa de la pieza de trabajo será evidente para los expertos en la técnica al considerar la presente descripción, y tales mecanismos y técnicas se encuentran dentro del alcance de la presente descripción. Se puede configurar un horno de caja con varios mecanismos de calefacción para calentar la superficie externa de la pieza de trabajo, y tales mecanismos de calefacción pueden comprender uno o más mecanismos de calefacción a llama, mecanismos de calefacción radiante, mecanismos de calefacción de inducción y/o cualquier otro mecanismo de calefacción conocido ahora o más adelante por una persona experta en la técnica.
En otra realización no limitativa, la temperatura de la región de superficie externa 36 de la pieza de trabajo 24 se puede calentar (54) y se mantiene a una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo y dentro del intervalo de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo utilizando uno o más calentadores de troquel 40 de un sistema de gestión térmica 33. Los calentadores de troquel 40 se pueden utilizar para mantener los troqueles 42 o las superficies de forjado con prensa de troquel 44 de los troqueles a una temperatura igual o cercana a la de forjado de la pieza de trabajo o a temperaturas dentro del intervalo de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo. Los calentadores de troqueles pueden calentar los troqueles o las superficies de forjado con prensa de troquel 44 mediante cualquier mecanismo de calefacción adecuado conocido ahora o más adelante por una persona experta en la técnica, que incluye, de modo no limitativo, mecanismos de calefacción a llama, mecanismos de calefacción radiante, mecanismos de calefacción de conducción y/o mecanismos de calefacción de inducción. En una realización no limitativa, un calentador de troquel 40 puede ser un componente de un horno de caja (no mostrado). Mientras que el sistema de gestión térmica 33 se muestra en su lugar y siendo utilizado durante el equilibrio y las etapas de enfriamiento (32),(52),(60) del proceso de forjado de múltiples ejes (26) mostrado en las Figuras 2(b), (d) y (f), se reconoce que el sistema de gestión térmica 33 puede que esté en su lugar o no durante las etapas de forjado con prensa (28),(46),(56) descrito en las Figuras 2(a), (c) y (e).
Tal como se muestra en la Figura 3(e), un aspecto de una realización de forjado de múltiples ejes (26) de acuerdo con la presente descripción comprende forjar con prensa (etapa 56) la pieza de trabajo 24 a una temperatura de forjado de la pieza de trabajo en un intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo en el sentido (C) de un tercer eje ortogonal 58 de la pieza de trabajo 24 utilizando una velocidad de deformación y velocidad de cabezal que son suficientes para calentar de forma adiabática la pieza de trabajo 24, o al menos calentar de forma adiabática una región interna de la pieza de trabajo, y deformar de forma plástica la pieza de trabajo 24. En una realización no limitativa, la pieza de trabajo 24 se deforma durante el forjado con prensa (56) hasta una deformación plástica de una reducción de 20 % a 50 % en altura u otra dimensión. En otra realización no limitativa, durante el forjado con prensa (56) la pieza de trabajo se deforma de forma plástica hasta una deformación plástica de una reducción de 30 % a 40 % en altura u otra dimensión. En una realización no limitativa, la pieza de trabajo 24 se puede forjar con prensa (56) en el sentido del tercer eje ortogonal 58 a la misma altura de espaciador en la primera etapa de forjado con prensa (28) y/o la segunda etapa de forjado (46). En otra realización no limitativa, la pieza de trabajo 24 se puede forjar con prensa en el sentido del tercer eje ortogonal 58 a una altura diferente de espaciador que la utilizada en la primera etapa de forjado con prensa (28). En otra realización no limitativa de acuerdo con la descripción, la región interna (no mostrada) de la pieza de trabajo 24 se calienta de forma adiabática durante la etapa de forjado con prensa (56) a la misma temperatura que la de la primera etapa de forjado con prensa (28). En otras realizaciones no limitativas, las altas velocidades de deformación utilizadas para el forjado con prensa (56) se encuentran en los mismos intervalos de velocidades de deformación tal como se describen para la primera etapa de forjado con prensa (28).
En una realización no limitativa, tal como lo muestra la flecha 50 en las Figuras 3(b), 3(d) y 3(e), la pieza de trabajo 24 se puede rotar (50) a un eje ortogonal diferente entre las etapas sucesivas de forjado con prensa (por ejemplo, 46, 56). Tal como se describe anteriormente, esta rotación se puede denominar rotación A-B-C. Se entiende que al utilizar diferentes configuraciones de forjado, es posible rotar el cabezal en el forjado en vez de rotar la pieza de trabajo 24, o un forjado puede estar equipada con cabezales de múltiples ejes para que no sea requerida la rotación de la pieza de trabajo ni el forjado. Por lo tanto, rotar 50 la pieza de trabajo 24 puede ser una etapa innecesaria u opcional. En las configuraciones industriales más actuales, sin embargo, será necesario rotar 50 la pieza de trabajo a un eje ortogonal diferente entre etapas de forjado con prensa para completar el proceso de forjado de múltiples ejes (26).
Luego de forjar con prensa 56 la pieza de trabajo 24 en el sentido del tercer eje ortogonal 58, es decir, en el sentido C, tal como se muestra en la Figura 3(e), el proceso 20 comprende además, opcionalmente, permitir (etapa 60) que una región interna calentada de forma adiabática (no mostrada) de la pieza de trabajo se enfríe a una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo, que se indica en la Figura 3(f). Los tiempos de enfriamiento de la región interna pueden variar, por ejemplo, de 5 segundos a 120 segundos, de 10 segundos a 60 segundos, o de 5 segundos hasta 5 minutos, y un experto en la técnica reconoce que los tiempos de enfriamiento dependen del tamaño, forma y composición de la pieza de trabajo 24, así como de las características del entorno que rodea la pieza de trabajo.
Durante el período de enfriamiento opcional, un aspecto opcional de un sistema de gestión térmica 33 de acuerdo con realizaciones no limitativas descritas en la presente comprende calentar (etapa 62) una región de superficie externa 36 de la pieza de trabajo 24 a una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo. De esta manera, la temperatura de la pieza de trabajo 24 se mantiene en una condición uniforme o casi uniforme y sustancialmente isotérmica en o cerca de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo antes de cada impacto de MAF de alta velocidad de deformación. En realizaciones no limitativas, al utilizar el sistema de gestión térmica 33 para calentar la región de superficie externa 36, así como cuando se permite que la región interna calentada de forma adiabática se enfríe durante un tiempo de enfriamiento en la región interna específica, la temperatura de la pieza de trabajo vuelve a una temperatura sustancialmente uniforme igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo entre cada impacto de forjado A-B-C. En otras realizaciones no limitativas de acuerdo con la presente descripción, al utilizar el sistema de gestión térmica 33 para calentar la región de superficie externa 36, así como cuando se permite que la región interna calentada de forma adiabática se enfríe durante un tiempo de enfriamiento en la región interna específica, la temperatura de la pieza de trabajo vuelve a una condición sustancialmente isotérmica dentro del intervalo de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo entre impactos de forjado A-B-C sucesivos.
En una realización no limitativa, se puede calentar (62) una región de superficie externa 36 de la pieza de trabajo 24 utilizando uno o más mecanismos de calentamiento de superficie externa 38 del sistema de gestión térmica 33. Los ejemplos de los mecanismos de calentamiento 38 posibles pueden incluir, de modo no limitativo, calentadores a llama para la calefacción a llama; calentadores de inducción para la calefacción de inducción; y/o calentadores radiantes para la calefacción radiante de la pieza de trabajo 24. Otros mecanismos y técnicas para calentar una superficie externa de la pieza de trabajo será evidente para los expertos en la técnica al considerar la presente descripción, y tales mecanismos y técnicas se encuentran dentro del alcance de la presente descripción. Una realización no limitativa de un mecanismo de calefacción de superficie 38 puede comprender un horno de caja (no mostrado). Se puede configurar un horno de caja con varios mecanismos de calefacción para calentar la superficie externa de la pieza de trabajo utilizando uno o más mecanismos de calefacción a llama, mecanismos de calefacción radiante y/o cualquier otro mecanismo de calefacción adecuado conocido ahora o más adelante por una persona experta en la técnica.
En otra realización no limitativa, la temperatura de la región de superficie externa 36 de la pieza de trabajo 24 se puede calentar (62) y se mantiene a una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo y dentro del intervalo de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo utilizando uno o más calentadores de troquel 40 de un sistema de gestión térmica 33. Los calentadores de troquel 40 se pueden utilizar para mantener los troqueles 42 o las superficies de forjado con prensa de troquel 44 de los troqueles a una temperatura igual o cercana a la de forjado de la pieza de trabajo o a temperaturas dentro del intervalo de forjado de la pieza de trabajo. En una realización no limitativa, los troqueles 42 del sistema de gestión térmica se calientan a una temperatura dentro de un intervalo que incluye la temperatura de forjado de la pieza de trabajo a 100 °F (55,6 °C) por debajo de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo. Los calentadores de troqueles pueden calentar los troqueles o la superficie de forjado con prensa y troquel 44 mediante cualquier mecanismo de calefacción adecuado conocido ahora o más adelante por una persona experta en la técnica, que incluye, de modo no limitativo, mecanismos de calefacción a llama, mecanismos de calefacción radiante, mecanismos de calefacción de conducción y/o mecanismos de calefacción de inducción. En una realización no limitativa, un calentador de troquel 40 puede ser un componente de un horno de caja (no mostrado). Mientras que el sistema de gestión térmica 33 no se muestra en su lugar y 5 siendo utilizado durante las etapas de equilibrio (32), (52), (60) o el proceso de forjado de múltiples ejes mostrados en las Figuras 2(b), (d) y (f), se reconocerá que el sistema de gestión térmica 33 puede o no estar en su lugar durante las etapas de forjado con prensa 28, 46, 56 descritas en las Figuras 2(a), (c) y (e).
Un aspecto de la presente descripción incluye una realización no limitativa donde una o más etapas de forjado con prensa junto con los tres ejes ortogonales de una pieza de trabajo se repiten hasta que se logra una deformación total de al menos 1,0 en la pieza de trabajo. La deformación total es la tensión rectilínea total. La frase "tensión rectilínea" también es conocida por un experto en la técnica como "tensión logarítmica" o "tensión efectiva". Con referencia a la Figura 2, esto se ejemplifica en la etapa (g), es decir, repetir (etapa 64) una o más de las etapas de forjado con prensa (28),(46),(56) hasta alcanzar una deformación total o en el intervalo de al menos 1,0 hasta menos que 3,5 en la pieza de trabajo. Se reconoce adicionalmente que luego que se logra la deformación deseada en cualquiera de las etapas de forjado con prensa (28) o (46) o (56) y que un forjado con prensa adicional no es necesaria, y las etapas de equilibrio opcional no son necesarias (es decir, permitir que la región interna de la pieza de trabajo se enfríe hasta una temperatura igual o cercana a la temperatura del forjado de la pieza de trabajo (32) o (52) o (60) y calentar la superficie externa de la pieza de trabajo (34) o (54) o (62) a una temperatura igual o cercana a la temperatura del forjado de la pieza de trabajo), la pieza de trabajo se puede enfriar simplemente a temperatura ambiente, en una realización no limitativa, mediante inactivación en un líquido, o en otra realización no limitativa, mediante enfriamiento con aire o cualquier ritmo más rápido de enfriamiento.
Se entenderá que, en una realización no limitativa, la deformación total es la deformación total en toda la pieza de trabajo luego del forjado de múltiples ejes, tal como se describe en la presente. En realizaciones no limitativas de acuerdo con la presente descripción, la deformación total puede comprender deformaciones iguales en cada eje ortogonal, o la deformación total puede comprender diferentes deformaciones en uno o más ejes ortogonales.
De acuerdo con una realización no limitativa, luego del recocido beta, una pieza de trabajo puede ser forjada con múltiples ejes en dos temperaturas diferentes en el campo de la fase alfa-beta. Por ejemplo, con referencia a la Figura 3, repetir la etapa (64) de la Figura 2 puede incluir repetir una o más etapas (a)-(opcional b), (c)-(opcional d), y (e)-(opcional f) a una primera temperatura en el campo de la fase alfa-beta hasta que se logre una determinada deformación, y luego repetir una o más etapas (a)-(opcional b), (c)-(opcional d), y (e)-(opcional f) a una segunda temperatura en el campo de la fase alfa-beta hasta luego de que una etapa de forjado con prensa final (a) , (b) , o (c) (es decir, (28) , (46) , (56)) logre una deformación total de al menos 1,0 o en el intervalo de al menos 1,0 hasta menos que 3,5 en la pieza de trabajo. En una realización no limitativa, la segunda temperatura en el campo de la fase alfa-beta es menor que la primera temperatura en el campo de la fase alfa-beta. Se reconoce que llevar a cabo el método para repetir una o más etapas (a)-(opcional b), (c) - (opcional d), y (e) - (opcional f) en más de dos temperaturas de forjado con prensa MAF se encuentra dentro del alcance de la presente descripción siempre y cuando las temperaturas se encentren dentro del intervalo de temperatura de forjado. También se reconoce que, en una realización no limitativa, la segunda temperatura en el campo de la fase alfa-beta es mayor que la primera temperatura en el campo de la fase alfa-beta.
En otra realización no limitativa de acuerdo con la presente descripción, se utilizan reducciones diferentes para el impacto del eje A, el impacto del eje B y el impacto del eje C para proporcionar deformación igualada en todas las direcciones. Aplicar mAf de alta velocidad de deformación para ejercer deformación igualada en todas las direcciones tiene como resultado menor agrietamiento de, y una estructura de grano alfa equiaxial para la pieza de trabajo. Por ejemplo, se puede ejercer una deformación no igualada en una pieza de trabajo cúbica al comenzar con un cubo de 10,2 cm (4 pulgadas) que está forjado en el eje A a una altura de 7,6 cm (3,0 pulgadas). Esta reducción en el eje A hace que la pieza de trabajo se hinche a lo largo del eje B y del eje C. Si una segunda reducción en el sentido del eje B reduce la dimensión del eje B a 7,6 cm (3,0 pulgadas), se ejerce más deformación en la pieza de trabajo sobre el eje B que sobre el eje A. De la misma manera, un impacto posterior en el sentido del eje C para reducir el eje C a 7,6 cm (3,0 pulgadas) ejercería más deformación en la pieza de trabajo sobre el eje C que sobre el eje A o el eje B. Como otro ejemplo, para ejercer una deformación igualada en todos los sentidos ortogonales, se forja una pieza de trabajo cúbica ("impacto") en el eje A a una altura de 7,6 cm (3,0 pulgadas), se rota 90 grados y se impacta en el eje B a una altura de 3,12,7 cm (5 pulgadas), y luego se rota 90 grados y se impacta en el eje C a una altura de 10,2 cm (4,0 pulgadas). Esta última secuencia tendrá como resultado un cubo con lados de aproximadamente 10,2 cm (4 pulgadas) e incluso deformación igualada en cada sentido ortogonal del cubo. Una ecuación general para calcular la reducción en cada eje ortogonal de una pieza de trabajo cúbica durante la MAF de velocidad de deformación alta en la Ecuación 1.
Ecuación 1: deformación -In (altura de espaciador/altura de inicio)
Se proporciona una ecuación general para calcular la deformación total en la Ecuación 2:
l
Ecuación 2: deformación total = £-In (altura de espaciador/altura de inicio
n
Se pueden realizar reducciones diferentes al utilizar espaciadores en el aparato de forjado que proporcionan diferentes alturas de espaciadores, o mediante cualquier manera alternativa conocida por la persona experta en la técnica.
En una realización no limitativa de acuerdo con la presente descripción, haciendo referencia ahora a la Figura 5, y considerando la Figura 3, un proceso (70) para la producción de aleación de titanio de grano ultrafino incluye: someter a recocido beta (71) una pieza de trabajo de aleación de titanio; enfriar (72) la pieza de trabajo sometida a recocido beta 24 a una temperatura debajo de la temperatura beta transus de la aleación de titanio de la pieza de trabajo; calentar (73) la pieza de trabajo 24 a una temperatura de forjado de pieza de trabajo dentro de un intervalo de temperatura de la pieza de trabajo que se encuentre dentro del campo de la fase alfa+beta de la aleación de titanio de la aleación de titanio de la pieza de trabajo; y una MAF de velocidad de alta deformación (74) de la pieza de trabajo, donde la MAF de velocidad de alta deformación (74) incluye las reducciones de forjado de prensa a los ejes ortogonales de la pieza de trabajo a diferentes alturas de espaciador. En una realización no limitativa de forjado de múltiples ejes (74) de acuerdo con la presente descripción, la pieza de trabajo 24 se forja con prensa (75) en el primer eje ortogonal (eje A) a una altura de espaciador de reducción considerable. La frase "forjado con prensa ... hasta una altura de espaciador de reducción considerable", tal como se utiliza en el presente documento, se refiere al forjado con prensa de la pieza de trabajo junto a un eje ortogonal respecto a la dimensión final deseada de la pieza de trabajo junto con el eje ortogonal específico. Por lo tanto, el término "altura de espaciador de reducción considerable" se define como la altura del espaciador utilizada para obtener la dimensión final de la pieza de trabajo junto con cada eje ortogonal. Todas las etapas de forjado con prensa para la altura de espaciador de reducción considerable deberían ocurrir utilizando una velocidad de deformación suficiente para calentar de forma adiabática una región interna de la pieza de trabajo.
Luego de forjar con prensa (75) la pieza de trabajo 24 en el sentido del primer eje A ortogonal a una altura de espaciador de reducción considerable, tal como se muestra en la Figura 3(a), el proceso (70) comprende además opcionalmente permitir (etapa 76, indicada en la Figura 3(b)) que una región interna calentada de forma adiabática (no mostrada) de la pieza de trabajo se enfríe a una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo. Los tiempos de enfriamiento de la región interna pueden variar, por ejemplo, de 5 segundos a 120 segundos, de 10 segundos a 60 segundos, o de 5 segundos hasta 5 minutos, y una persona experta en la técnica reconocerá que los tiempos de enfriamiento dependerán del tamaño, forma y composición de la pieza de trabajo, así como de las características del entorno que rodea la pieza de trabajo.
Durante el período de tiempo opcional de enfriamiento de la región interna, un aspecto de un sistema de gestión térmica 33 de acuerdo con realizaciones no limitativas descritas en el presente documento pueden comprender calentar (etapa 77) una región de superficie externa 36 de la pieza de trabajo 24 a una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo. De esta manera, la temperatura de la pieza de trabajo 24 se mantiene en una condición uniforme o casi uniforme y sustancialmente isotérmica en o cerca de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo antes de cada impacto de MAF de alta velocidad de deformación. En determinadas realizaciones no limitativas, al utilizar el sistema de gestión térmica 33 para calentar la región de superficie externa 36, así como cuando se permite que la región interna calentada de forma adiabática se enfríe durante un tiempo de enfriamiento en la región interna específica, la temperatura de la pieza de trabajo vuelve a una temperatura sustancialmente uniforme igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo intermedia a cada uno de los impactos de forjado A, B y C. En otras realizaciones no limitativas de acuerdo con la presente descripción, al utilizar el sistema de gestión térmica 33 para calentar la región de superficie externa 36, así como cuando se permite que la región interna calentada de forma adiabática se enfríe durante un tiempo de enfriamiento en la región interna específica, la temperatura de la pieza de trabajo vuelve a una temperatura sustancialmente uniforme dentro del intervalo de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo entre cada impacto de forjado A, B y C.
En una realización no limitativa, se puede calentar (77) una región de superficie externa 36 de la pieza de trabajo 24 utilizando uno o más mecanismos de calentamiento de superficie externa 38 del sistema de gestión térmica 33. Los ejemplos posibles de los mecanismos de calentamiento de la superficie externa 38 incluyen, de modo no limitativo, calentadores a llama adaptados para la calefacción a llama; calentadores de inducción adaptados para la calefacción de inducción; y calentadores radiantes adaptados para la calefacción radiante de la pieza de trabajo 24. Otros mecanismos y técnicas para calentar una región de superficie externa de la pieza de trabajo será evidente para los expertos en la técnica al considerar la presente descripción, y tales mecanismos y técnicas se encuentran dentro del alcance de la presente descripción. Una realización no limitativa de un mecanismo de calefacción de la región de superficie externa 38 puede comprender un horno de caja (no mostrado). Se puede configurar un horno de caja con varios mecanismos de calefacción para calentar la región de la superficie externa de la pieza de trabajo utilizando, por ejemplo, uno o más mecanismos de calefacción a llama, mecanismos de calefacción radiante y/o cualquier otro mecanismo de calefacción adecuado conocido ahora o más adelante por una persona experta en la técnica.
En otra realización no limitativa, la temperatura de la región de superficie externa 36 de la pieza de trabajo 24 se puede calentar (34) y se mantiene a una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo y dentro del intervalo de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo utilizando uno o más calentadores de troquel 40 de un sistema de gestión térmica 33. Los calentadores de troquel 40 se pueden utilizar para mantener los troqueles 42 o las superficies de forjado con prensa, de troquel 44 de los troqueles a una temperatura igual o cercana a la de forjado de la pieza de trabajo o a temperaturas dentro del intervalo de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo. En una realización no limitativa, los troqueles 42 del sistema de gestión térmica se calientan a una temperatura dentro de un intervalo que incluye la temperatura de forjado de la pieza de trabajo hasta 100 °F (55,6 °C) por debajo de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo. Los calentadores de troqueles 40 pueden calentar los troqueles 42 o la superficie de forjado con prensa de troquel 44 mediante cualquier mecanismo de calefacción adecuado conocido ahora o más adelante por una persona experta en la técnica, que incluye, de modo no limitativo, mecanismos de calefacción a llama, mecanismos de calefacción radiante, mecanismos de calefacción de conducción y/o mecanismos de calefacción de inducción. En una realización no limitativa, un calentador de troquel 40 puede ser un componente de un horno de caja (no mostrado). Mientras que el sistema de gestión térmica 33 se muestra en su lugar y siendo utilizado durante las etapas de enfriamiento del proceso de forjado de múltiples ejes, se reconoce que el sistema de gestión térmica 33 puede que esté en su lugar o no durante las etapas de forjado con prensa.
En una realización no limitativa, luego del forjado con prensa a una altura de espaciador de reducción considerable (75) en el eje A (ver la Figura 3), al cual también se le hace referencia en la presente como reducción "A", y luego de las etapas opcionales de permitir (76) y calentar (77), si se aplican, forjados con prensa posteriores para bloquear alturas de espaciador, que puede incluir etapas opcionales de calentamiento y enfriamiento, se aplican en los ejes B y C para "arreglar" la pieza de trabajo. La frase "forjado con prensa un ... altura de espaciador de reducción de bloqueo", referidos en la presente de otro modo como forjar con prensa a una primera altura de espaciador de reducción de bloqueo ((78),(87),(96)) y forjar con prensa a un segundo espaciador de reducción de bloqueo ((81),(90),(99)), se define como una etapa de forjado con prensa que se utiliza para reducir o "arreglar" la protuberancia que ocurre cerca del centro de cualquier cara luego del forjado con prensa a una altura de espaciador de reducción considerable. La protuberancia en o cerca del centro de cualquier cara tiene como resultado un estado de esfuerzo triaxial que se introduce en las caras, lo que podría resultar en agrietamiento de la pieza de trabajo. Las etapas de forjado con prensa a una primera altura de espaciador de reducción y forjado con prensa a una segunda altura de espaciador de reducción de bloqueo, también denominada en la presente una primera reducción de bloqueo, segunda reducción de bloqueo o simplemente reducciones de bloqueo se emplean para deformar las caras con protuberancias, para que las caras de la pieza de trabajo estén planas o sustancialmente planas antes de la siguiente forjado con prensa a una altura de espaciador de reducción considerable junto a un eje ortogonal. Las reducciones de bloqueo implican el forjado con prensa a una altura de espaciador que es mayor que la altura del espaciador utilizada en cada etapa del forjado con prensa a una altura de espaciador de reducción considerable. Mientras que la velocidad de deformación de todas las primeras y segundas reducción de bloqueo descritas en la presente pueden ser suficiente para calentar, de forma adiabática, una región interna de la pieza de trabajo, en una realización no limitativa, el calentamiento adiabático durante la primera y la segunda reducción de bloqueo puede no ocurrir dado que la deformación total en el que se incurrió en la primera y en la segunda reducción de bloqueo puede no ser suficiente para calentar significativamente, de forma adiabática, la pieza de trabajo. Dado que las reducciones de bloqueo se realizan a alturas de espaciadores que son mayores que aquellas utilizadas en el forjado con prensa a una altura de espaciador de reducción considerable, la deformación agregada a la pieza de trabajo en una reducción de bloqueo puede no ser suficiente para calentar de forma adiabática una región interna de la pieza de trabajo. Como se podrá ver, la incorporación de la primera y la segunda reducción de bloqueo en un proceso de MAF de alta velocidad de deformación, en una realización no limitativa, tiene como resultado una secuencia de forjado de al menos un ciclo que consiste en: A-B-C-B-C-A-C, donde A, B y C comprenden el forjado con prensa a la altura de espaciador de reducción considerable, y donde B, C, C y A comprenden el forjado con prensa en la primera y segunda altura de espaciador de reducción de bloqueo; o en otra realización no limitativa al menos un ciclo que consiste en: A-B-C-B-C-A-C-A-B, donde A, B y C comprenden el forjado con prensa a la altura de espaciador de reducción considerable, y donde B, C, C, A, A y B comprenden el forjado con prensa en la primera y segunda altura de espaciador de reducción de bloqueo.
Con referencia nuevamente a las Figuras 3 y 5, en una realización no limitativa, luego de la etapa de forjado mediante prensa a una reducción considerable de la altura de espaciador (75) en el primer eje ortogonal (una reducción A) y, de aplicarse, luego de las etapas opcionales de permisión (76) y calentamiento (77), como se describe anteriormente, la pieza de trabajo es forjada mediante prensa (78) en el eje B en una primera altura de espaciador de la reducción de bloqueo. Mientras que la velocidad de deformación de la primera reducción de bloqueo puede ser suficiente para calentar, de forma adiabática, una región interna de la pieza de trabajo, en una realización no limitativa, un calentamiento adiabático durante la primera reducción de bloqueo puede no ocurrir dado que la deformación en la que se incurre en la primera reducción de bloqueo puede no ser suficiente para calentar, de forma adiabática, significativamente la pieza de trabajo. Opcionalmente, la región interna calentada de forma adiabática de la pieza de trabajo se deja (79) enfriar hasta una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo, mientras que la región en la superficie externa de la pieza de trabajo se calienta (80) a una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo. Todos los tiempos de enfriamiento y métodos de calentamiento para la reducción A (75) descrita anteriormente en la presente y en otras realizaciones de la presente descripción son aplicables a las etapas (79) y (80) y a todas las etapas siguientes opcionales para permitir que la región interna de la pieza de trabajo se enfríe y calentar la región de la superficie externa de la pieza de trabajo.
La pieza de trabajo es luego forjada mediante prensa (81) en el eje C a una segunda altura de espaciador de reducción de bloqueo que es mayor que la altura de espaciador de la reducción considerable. La primera y segunda reducciones de bloqueo se aplican para devolverle a la pieza de trabajo, de forma sustancial, la forma anterior al forjado de la pieza de trabajo. Mientras que la velocidad de deformación de la segunda reducción de bloqueo puede ser suficiente para calentar, de forma adiabática, una región interna de la pieza de trabajo, en una realización no limitativa, el calentamiento adiabático durante la segunda reducción de bloqueo puede no ocurrir dado que la deformación en el que se incurrió en la segunda reducción de bloqueo puede no ser suficiente para calentar significativamente, de forma adiabática, la pieza de trabajo. Opcionalmente, la región interna calentada de forma adiabática de la pieza de trabajo se deja (82) enfriar hasta una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo, mientras que la región en la superficie externa de la pieza de trabajo se calienta (83) a una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo.
La pieza de trabajo es luego forjada mediante prensa para una altura de espaciador de reducción considerable (84) en la dirección del segundo eje ortogonal, o eje B. Se hace referencia de aquí en adelante a un forjado mediante prensa a una altura de espaciador de reducción considerable en el eje B (84) como una reducción B. Luego de la reducción B (84), opcionalmente, la región interna calentada de forma adiabática de la pieza de trabajo se deja (85) enfriar hasta una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo, mientras que la región en la superficie externa de la pieza de trabajo se calienta (86) a una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo.
La pieza de trabajo es luego forjada mediante prensa (87) en el eje C a una primera altura de espaciador de reducción de bloqueo que es mayor que la altura de espaciador de la reducción. considerable. Mientras que la velocidad de deformación de la primera reducción de bloqueo puede ser suficiente para calentar, de forma adiabática, una región interna de la pieza de trabajo, en una realización no limitativa, el calentamiento adiabático durante la primera reducción de bloqueo puede no ocurrir dado que la deformación en la que se incurre en la primera reducción de bloqueo puede no ser suficiente para calentar, de forma adiabática, significativamente la pieza de trabajo. Opcionalmente, la región interna calentada de forma adiabática de la pieza de trabajo se deja (88) enfriar hasta una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo, mientras que la región en la superficie externa de la pieza de trabajo se calienta (89) a una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo.
La pieza de trabajo es luego forjada mediante prensa (90) en el eje A a una segunda altura de espaciador de reducción de bloqueo que es mayor que la altura de espaciador de la reducción considerable. La primera y segunda reducciones de bloqueo se aplican para devolverle a la pieza de trabajo, de forma sustancial, la forma anterior al forjado de la pieza de trabajo. Mientras que la velocidad de deformación de la segunda reducción de bloqueo puede ser suficiente para calentar, de forma adiabática, una región interna de la pieza de trabajo, en una realización no limitativa, el calentamiento adiabático durante la segunda reducción de bloqueo puede no ocurrir dado que la deformación en el que se incurrió en la segunda reducción de bloqueo puede no ser suficiente para calentar significativamente, de forma adiabática, la pieza de trabajo. Opcionalmente, la región interna calentada de forma adiabática de la pieza de trabajo se deja (91) enfriar hasta una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo, mientras que la región en la superficie externa de la pieza de trabajo se calienta (92) a una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo.
La pieza de trabajo es luego forjada mediante prensa para una altura de espaciador de reducción considerable (93) en la dirección del tercer eje ortogonal, o eje C. Se hace referencia de aquí en adelante al forjado mediante prensa a una altura de espaciador de reducción considerable en el eje C (93) como una reducción C. Luego de la reducción C (93), opcionalmente, la región interna calentada de forma adiabática de la pieza de trabajo se deja (94) enfriar hasta una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo, mientras que la región en la superficie externa de la pieza de trabajo se calienta (95) a una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo.
La pieza de trabajo es luego forjada mediante prensa (96) en el eje A a una primera altura de espaciador de reducción de bloqueo que es mayor que la altura de espaciador de la reducción considerable. Mientras que la velocidad de deformación de la primera reducción de bloqueo puede ser suficiente para calentar, de forma adiabática, una región interna de la pieza de trabajo, en una realización no limitativa, el calentamiento adiabático durante la primera reducción de bloqueo puede no ocurrir dado que la deformación en la que se incurre en la primera reducción de bloqueo puede no ser suficiente para calentar, de forma adiabática, significativamente la pieza de trabajo. Opcionalmente, la región interna calentada de forma adiabática de la pieza de trabajo se deja (97) enfriar hasta una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo, mientras que la región en la superficie externa de la pieza de trabajo se calienta (98) a una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo.
La pieza de trabajo es luego forjada mediante prensa (99) en el eje B a una segunda altura de espaciador de reducción de bloqueo que es mayor que la altura de espaciador de la reducción considerable. La primera y segunda reducciones de bloqueo se aplican para devolverle a la pieza de trabajo, de forma sustancial, la forma anterior al forjado de la pieza de trabajo. Mientras que la velocidad de deformación de la segunda reducción de bloqueo puede ser suficiente para calentar, de forma adiabática, una región interna de la pieza de trabajo, en una realización no limitativa, el calentamiento adiabático durante la segunda reducción de bloqueo puede no ocurrir dado que la deformación en el que se incurrió en la segunda reducción de bloqueo puede no ser suficiente para calentar significativamente, de forma adiabática, la pieza de trabajo. Opcionalmente, la región interna calentada de forma adiabática de la pieza de trabajo se deja (100) enfriar hasta una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo, mientras que la región en la superficie externa de la pieza de trabajo se calienta (101) a una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo.
Con referencia a la Figura 5, en realizaciones no limitativas, una o más de las etapas de forjado mediante prensa (75), (78), (81), (84), (87), (90), (93), (96) y (99) se repiten (102) hasta que se alcanza un total de deformación de al menos 1,0 en la pieza de trabajo de aleación de titanio. En otra realización no limitativa, una o más de las etapas de forjado mediante prensa (75) , (78) , (81), (84) , (87) , (90), (93), (96) y (99) se repiten (102) hasta que se alcanza un total de deformación en un intervalo de al menos 1,0 hasta menos de 3,5 en la pieza de trabajo de aleación de titanio. Se reconocerá que luego de lograr la deformación deseada de al menos 1,0 o alternativamente la deformación deseada en un intervalo de al menos 1,0 hasta menos de 3,5 en cualquiera de las etapas de forjado mediante prensa (75), (78), (81), (84), (87), (90), (93), (96) y (99), las etapas de equilibrio (es decir, permitir que la región interna de la pieza de trabajo se enfríe (76), (79), (82), (85), (88), (91), (94), (97) o (100) y calentar la superficie externa de la pieza de trabajo (77), (80), (83), (86), (89), (92), (95), (98) o (101)) no son necesarias y la pieza de trabajo puede enfriarse a temperatura ambiente. En una realización no limitativa, el enfriamiento comprende inactivación líquida, tal como, por ejemplo, inactivación con agua. En otra realización no limitativa, el enfriamiento comprende enfriar con una velocidad de enfriamiento de refrigeración por aire o de forma más rápida.
El proceso descrito anteriormente incluye una secuencia repetida de forjado mediante prensa a una altura de espaciador de reducción considerable seguida por forjado mediante prensa a una primera y segunda alturas de espaciador de reducción de bloqueo. Una secuencia de forjado que representa un ciclo MAF total como se describe en la realización no limitativa descrita anteriormente puede representarse como A-B-C-B-C-A-C-A-B, donde las reducciones (impactos) que están en negrita y subrayado son forjados mediante prensa a una altura de espaciador de reducción considerable y las reducciones que no están en negrita o subrayadas son primeras o segundas reducciones de bloqueo. Se entenderá que todas las reducciones de forjado mediante prensa, que incluyen los forjados mediante prensa a alturas de espaciador de reducción considerable y la primera y segunda reducciones de bloque, de los procesos MAF de acuerdo con la presente descripción se llevan a cabo con una alta velocidad de deformación que es suficiente para calentar, de forma adiabática, la región interna de la pieza de trabajo, por ejemplo, y de forma no limitativa, una velocidad de deformación en el intervalo de 0,2 s-1 a 0,8 s-1, o en el intervalo de 0,2 s-1 a 0,4 s-1. También se entenderá que el calentamiento adiabático puede no ocurrir, sustancialmente, durante la primera y segunda reducciones de bloqueo debido al menor grado de deformación en estas reducciones, comparado con las reducciones considerables. También se entenderá que, como etapas opcionales, el forjado mediante prensa sucesiva intermedia reduce el calentamiento adiabático de la región interna de la pieza de trabajo, la cual se deja enfriar hasta una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo, y la superficie externa de la pieza de trabajo se calienta a una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo mediante el sistema de gestión térmica descrito en la presente. Se cree que estas etapas opcionales pueden ser más beneficiosas cuando el método se usa para procesar piezas de trabajo de mayor tamaño. Se entiende adicionalmente que la realización de la secuencia de forjado A-B-C-B-C-A-C-A-B descrita en la presente puede repetirse en su totalidad o en parte hasta que se logre un total de deformación en el intervalo de al menos 1,0 hasta menos de 3,5 en la pieza de trabajo.
La protuberancia en la pieza de trabajo es resultado de una combinación de un bloqueo de troquel de la superficie y la presencia de material más caliente cerca del centro de la pieza de trabajo. A medida que la protuberancia aumenta, los centros de cada cara se someten a cargas gradualmente triaxiales que inician el agrietamiento. En la secuencia A-B-C-B-C-A-C-A-B, el uso de reducciones de bloqueo intermedias a cada forjado mediante prensa con respecto a una altura de espaciador de reducción considerable reduce la tendencia de formación de grietas en la pieza de trabajo. En una realización no limitativa, cuando la pieza de trabajo se encuentra en forma de cubo, la primera altura de espaciador de reducción de bloqueo para una primera reducción de bloqueo puede ser a una altura de espaciador que es 40 %-60 % mayor que la altura de espaciador de reducción considerable. En una realización no limitativa, cuando la pieza de trabajo se encuentra en forma de cubo, la segunda altura de espaciador de reducción de bloqueo para la segunda reducción de bloqueo puede ser una altura de espaciador que es 15 %-30 % mayor que la altura de espaciador de reducción considerable. En otra realización no limitativa, la primera altura de espaciador de la reducción de bloqueo puede ser sustancialmente equivalente a la segunda altura de espaciador de la reducción de bloqueo.
En realizaciones no limitativas de forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación gestionada de forma térmica, de acuerdo con la presente descripción, luego de luego de un total de deformación en el intervalo de al menos 1,0 hasta menos de 3,5, la pieza de trabajo comprende un tamaño de partícula de grano alfa de 4 |jm o menos, que se considera un tamaño de grano ultrafino (UFG). En una realización no limitativa, de acuerdo con la presente descripción, aplicar una deformación total o en el intervalo de al menos 1,0 hasta menos de 3,5, produce granos equiaxiales.
En una realización no limitativa de un proceso de acuerdo con la presente descripción que comprende un forjado de múltiples ejes y el uso del sistema de gestión térmica opcional, la interfaz de la prensa de troquel de la pieza de trabajo se encuentra lubricada con lubricantes conocidos por el experto en la técnica, tal como, de forma no limitativa, grafito, vidrios y/u otros lubricantes sólidos conocidos.
Una aleación de titanio procesada mediante el método de acuerdo con la presente descripción comprende precipitaciones y cinéticas de crecimiento de fase alfa, que son más lentas que las de la aleación Ti-6-4 (UNS R56400) y puede hacerse referencia a dichas cinéticas en la presente como "cinéticas alfa más lentas". En una realización no limitativa, las cinéticas alfa más lentas se logran cuando la difusividad de las especies de aleaciones con la difusión más lenta en la aleación de titanio es más lenta que la difusividad del aluminio en la aleación Ti-6-4 a la temperatura beta transus (Tu). Por ejemplo, la aleación Ti-6-2-4-2 exhibe cinéticas alfa más lentas que la aleación Ti-6-4 como resultado de la presencia de elementos de fijación de granos adicionales, tal como silicio, en la aleación Ti-6-2-4-2. También, la aleación Ti-6-2-4-,6 tiene cinéticas alfa más lentas que la aleación Ti-6-4 como resultado de la presencia de adiciones de estabilizadores beta de aleación, tal como un contenido más alto de molibdeno que la aleación T-6-4. El resultado de las cinéticas alfa más lentas en estas aleaciones es que el recocido beta de las aleaciones Ti-6-2-4-6 y Ti-6-2-4-2 antes del MAF de alta velocidad de deformación produce un tamaño de listón alfa relativamente estable y fino y una estructura de fase beta en comparación con la aleación Ti-6-4 y ciertas otras aleaciones de titanio que exhiben precipitaciones y cinéticas de crecimiento de fase alfa más rápidas que las aleaciones Ti-6-2-4-6 y Ti-6-2-4-2. La frase "cinéticas alfa más lentas" se trató con más detalle anteriormente en la presente descripción. Aleaciones de titanio que pueden ser procesadas de acuerdo con la presente descripción se seleccionan de la aleación Ti-6-2-4-2, la aleación Ti-6-2-4-6, la aleación ATI 425® (aleación Ti-4A1-2.5V), la aleación Ti-6-6-2 y la aleación Ti-6AI-7Nb.
En una realización no limitativa del método de acuerdo con la presente descripción, el recocido beta comprende: calentar la pieza de trabajo a una temperatura de recocido beta; mantener la pieza de trabajo a la temperatura de recocido beta durante un tiempo de recocido suficiente para formar una microestructura de fase beta de titanio al 100 %; y enfriar la pieza de trabajo directamente a una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo. En determinadas realizaciones no limitativas, la temperatura de recocido beta se encuentra en un intervalo de temperatura que incluye la temperatura beta transus de la aleación de titanio hasta 300 °F (111 °C) sobre la temperatura beta transus de la aleación de titanio. Las realizaciones no limitativas incluyen un tiempo de recocido beta de 5 minutos a 24 horas. Un experto en la técnica, luego de leer, la presente descripción, entenderá que otras temperaturas de recocido beta y tiempos de recocido beta se encuentran dentro del alcance de las realizaciones de la presente descripción y que, por ejemplo, piezas de trabajo relativamente más grandes pueden necesitar temperaturas de recocido beta relativamente altas y/o tiempos de recocido beta más largos para formar una microestructura de fase beta de titanio al 100 %.
En ciertas realizaciones no limitativas en las que la pieza de trabajo se mantiene a la temperatura de recocido beta para formar una microestructura de fase beta de titanio al 100 %, la pieza de trabajo puede también deformarse de forma plástica a una temperatura de deformación plástica en el campo de fase beta de la aleación de titanio antes de enfriar la pieza de trabajo a una temperatura igual o cerca de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo o a temperatura ambiente. La deformación plástica de la pieza de trabajo puede comprender al menos uno de extrusión, forjado por recalcadura y de múltiples ejes de alta velocidad de deformación que forje la pieza de trabajo. En una realización no limitativa, la deformación plástica en la región de fase beta comprende un forjado por recalcadura de la pieza de trabajo a una deformación de recalcadura beta en el intervalo de 0,1 a 0,5. En determinadas realizaciones no limitativas, la temperatura de la deformación plástica se encuentra en un intervalo de temperatura que incluye la temperatura beta transus de la aleación de titanio hasta 300 °F (111 °C) sobre la temperatura beta transus de la aleación de titanio.
La Figura 6 es una gráfica del proceso termomecánico tiempo-temperatura para un método no limitativo de deformación plástica de la pieza de trabajo sobre la temperatura beta transus y de enfriamiento directo hasta la temperatura de forjado de la pieza de trabajo. En la Figura 6, un método no limitativo 200 comprende calentar 202 una pieza de trabajo que comprende una aleación de titanio que tiene precipitaciones y cinéticas de crecimiento alfa que son más lentas que las de la aleación Ti-6-4, por ejemplo, a una temperatura de recocido beta 204 sobre la temperatura beta transus 206 de la aleación de titanio y mantener o "remojar" 208 la pieza de trabajo a la temperatura de recocido beta 204 para formar una microestructura de fase beta de titanio en la pieza de trabajo. En una realización no limitativa de acuerdo con la presente descripción, luego de remojar 208, la pieza de trabajo puede ser deformada, de forma plástica, 210. En una realización no limitativa, la deformación plástica 210 comprende forjado por recalcadura. En una realización no limitativa, la deformación plástica 210 comprende forjado por recalcadura a una tensión rectilínea de 0,3. En una realización no limitativa, la deformación plástica 210 comprende forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación gestionada de forma térmica (no se muestra en la Figura 6) a una temperatura de recocido beta.
Aun con referencia a la Figura 6, luego de la deformación plástica 210 en el campo de la fase beta, en una realización no limitativa la pieza de trabajo se enfría 212 a una temperatura de forjado de la pieza de trabajo 214 en el campo de fase alfa+beta de la aleación de titanio. En una realización no limitativa, el enfriamiento 212 comprende refrigeración por aire o enfriamiento a una velocidad más rápida que la lograda a través de la refrigeración por aire. En otra realización no limitativa, el enfriamiento comprende inactivación líquida, tal como, pero de forma no limitativa, inactivación con agua. Luego del enfriamiento 212, la pieza de trabajo es sometida a forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación 214 de acuerdo con ciertas realizaciones no limitativas de la presente descripción. En la realización no limitativa de la Figura 6, la pieza de trabajo es forjada mediante impacto o prensa 12 veces, es decir, los tres ejes ortogonales de la pieza de trabajo son forjados mediante prensa de forma no secuencial un total de 4 veces cada una. En otras palabras, con referencia a la Figura 2 y 6, el ciclo que incluye las etapas (a)-(opcional b), (c)-(opcional d) y (e)-(opcional f) se lleva a cabo 4 veces. En la realización no limitativa de la Figura 6, luego de una secuencia de forjado de múltiples ejes que supone 12 impactos, la deformación total está en el intervalo de al menos 1,0 a menos de 3,5. Luego del forjado de múltiples ejes 214, la pieza de trabajo se enfría 216 a temperatura ambiente. En una realización no limitativa, el enfriamiento 216 comprende refrigeración por aire o refrigeración a una velocidad mayor que la obtenida a través de la refrigeración por aire, pero otras formas de enfriamiento, tal como, pero de forma no limitativa, inactivación por fluido o líquido se encuentran dentro del alcance de las realizaciones descritas en el presente documento.
Un aspecto no limitativo de la presente descripción incluye un forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación a dos temperaturas en el campo de fase alfa+beta. La Figura 7 es una gráfica de un proceso termomecánico de temperatura-tiempo para un método no limitativo de acuerdo con la presente descripción que comprende un someter a forjado de múltiples ejes a la pieza de trabajo de aleación de titanio a una primera temperatura de forjado de pieza de titanio; utilizar, opcionalmente, una realización no limitativa de una característica de gestión térmica descrita anteriormente en la presente; enfriar a una segunda temperatura de forjado de pieza de trabajo en la fase alfa+beta; someter a forjado de múltiples ejes a la pieza de trabajo de aleación de titanio a la segunda temperatura de forjado de la pieza de trabajo; y opcionalmente utilizar una realización no limitativa de la característica de gestión térmica descrita en el presente documento.
En la Figura 7, un método no limitativo 230 de acuerdo con la presente descripción comprende calentar 232 la pieza de trabajo a una temperatura de recocido beta 234 sobre la temperatura beta transus 236 de la aleación y mantener o remojar 238 la pieza de trabajo a la temperatura de recocido beta 234 para formar una microestructura de fase beta en la pieza de trabajo de aleación de titanio. Luego de remojar 238, la pieza de trabajo puede ser deformada de forma plástica 240. En una realización no limitativa, la deformación plástica 240 comprende forjado por recalcadura. En otra realización no limitativa, la deformación plástica 240 comprende forjado por recalcadura a una deformación de 0,3. En aun otra realización no limitativa, la deformación plástica 240 de la pieza de trabajo comprende un forjado de múltiples ejes de alta velocidad (no se muestra en la Figura 7) a una temperatura de recocido beta.
Aun con referencia a la Figura 7, luego de la deformación plástica 240 en el campo de la fase beta, la pieza de trabajo se enfría 242 a una primera temperatura de forjado de la pieza de trabajo 244 en el campo de fase alfa+beta de la aleación de titanio. En realizaciones no limitativas, el enfriamiento 242 comprende uno de refrigeración por aire e inactivación por líquido. Luego del enfriamiento 242, la pieza de trabajo se somete a forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación 246 a la primera temperatura de forjado de la pieza de trabajo y se emplea, opcionalmente, un sistema de gestión térmica de acuerdo con las realizaciones no limitativas descritas en la presente. En la realización no limitativa de la Figura 7, la pieza de trabajo es forjada mediante prensa o impacto a la primera temperatura de forjado de la pieza de trabajo 12 veces con 90 ° de rotación entre cada impacto, es decir, los tres ejes ortogonales de la pieza de trabajo se someten a forjado mediante prensa 4 veces cada una. En otras palabras, con referencia a la Figura 2, el ciclo que incluye las etapas (a)-(opcional b), (c)-(opcional d) y (e)-(opcional f) se lleva a cabo 4 veces. En la realización no limitativa de la Figura 7, luego de someter a la pieza de trabajo al forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación 246 a la primera temperatura de forjado de la pieza de trabajo se enfría 248 a una segunda temperatura de forjado de la pieza de trabajo 250 en el campo de la fase alfa+beta. Luego del enfriamiento 248, la pieza de trabajo se somete a forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación 250 a la segunda temperatura de forjado de la pieza de trabajo y se emplea, opcionalmente, un sistema de gestión térmica de acuerdo con las realizaciones no limitativas descritas en la presente. En la realización no limitativa de la Figura 7, la pieza de trabajo se somete a forjado mediante prensa o impacto a una segunda temperatura de forjado de la pieza de trabajo un total de 12 veces. Se reconoce que la cantidad de impactos aplicados a la pieza de trabajo de aleación de titanio a la primera y segunda temperaturas de forjado de la pieza de trabajo puede variar dependiendo de la deformación rectilínea deseada y el tamaño de grano final deseado, y la cantidad de impactos que apropiada puede determinarse sin experimentación indebida considerando la presente descripción. Luego del forjado de múltiples ejes 250 a la segunda temperatura de forjado de la pieza de trabajo, la pieza de trabajo se enfría 252 hasta temperatura ambiente. En realizaciones no limitativas, el enfriamiento 252 comprende uno de refrigeración por aire e inactivación por líquido hasta temperatura ambiente.
En una realización no limitativa, la primera temperatura de forjado de la pieza de trabajo se encuentra en un primer intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo de más de 100 °F (55,6 °C) debajo de la temperatura beta transus de la aleación de titanio hasta 500 °F (277,8 °C) debajo de la temperatura beta transus de la aleación de titanio, es decir, la primera temperatura de forjado de la pieza de trabajo T1 se encuentra en el intervalo de Tp - 100 > T1 o Tp - 500 °F. En una realización no limitativa, la segunda temperatura de forjado de la pieza de trabajo se encuentra un segundo intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo de más de 200 °F (277,8 °C) debajo de la temperatura beta transus de la aleación de titanio hasta 700 °F (388,9 °C) debajo de la temperatura beta transus, es decir, la segunda temperatura de forjado de la pieza de trabajo T2 se encuentra en el intervalo de Tp -200 °F > T2 - 700 °F. En una realización no limitativa, la pieza de trabajo de aleación de titanio comprende la aleación Ti-6-2-4-2; la primera temperatura de la pieza de trabajo es 1650 °F (898,9 °C); y la segunda temperatura de forjado de la pieza de trabajo es 1500 °F (815,6 °C).
La Figura 8 es una gráfica del proceso termomecánico de temperatura-tiempo de una realización de método no limitativa de acuerdo con la presente descripción para deformar de forma plástica una pieza de trabajo que comprende una aleación de titanio sobre la temperatura de beta transus y enfriar la pieza de trabajo hasta una temperatura de forjado de la pieza de trabajo, mientras que se emplea, de forma simultánea, un forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación con administrado de forma térmica en la pieza de trabajo de acuerdo con realizaciones no limitativas del presente documento. En la Figura 8, un método no limitativo 260 para utilizar un forjado de múltiples ejes de alta velocidad para refinar granos de una aleación de titanio comprende calentar 262 la pieza de trabajo a una temperatura de recocido beta 264 sobre la temperatura beta transus 266 de la aleación de titanio y manteniendo o remojando 268 la pieza de trabajo a la temperatura de recocido beta 264 para formar una microestructura de fase beta total. en la pieza de trabajo. Luego de remojar 268 la pieza de trabajo a la temperatura de recocido beta, la pieza de trabajo se deforma de forma plástica 270. En una realización no limitativa, la deformación plástica 270 puede comprender un forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación gestionada de forma térmica. En una realización no limitativa, la pieza de trabajo es sometida repetidamente a forjado de múltiples ejes de alta velocidad 272 mediante el sistema de gestión térmica opcional como se describió en la presente a medida que la pieza de trabajo se enfría a través de la temperatura beta transus. La Figura 8 muestra tres etapas de forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación 272 intermedias, pero se entenderá que puede haber más o menos etapas de forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación 272 intermedias, como se desee. Las etapas de forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación intermedias 272 median la etapa de forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación 270 inicial a la temperatura de remojo y la etapa de forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación final en el campo de fase alfa+beta 274 de la aleación de titanio. Aunque la figura 8 muestra una etapa de forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación final donde la temperatura de la pieza de trabajo continúa totalmente en un campo de fase alfa+beta, se entenderá luego de la lectura de la presente descripción que puede llevarse a cabo más de una etapa de forjado de múltiples ejes en el campo de fase alfa+beta para refinamiento del grano adicional. De acuerdo con realizaciones no limitativas de la presente descripción, al menos una etapa de forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación final se lleva a cabo, en su totalidad, a temperaturas en el campo de la fase alfa+beta de la pieza de trabajo de aleación de titanio.
Dado que las etapas de forjado de múltiples ejes 270, 272, 274 se llevan a cabo mientras la pieza de trabajo se enfría a través de la temperatura beta transus de la aleación de titanio, una realización de método tal como la que se muestra en la Figura 8 se nombra en la presente como "forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación a través de beta transus". En una realización no limitativa, el sistema de gestión térmica 33 de la Figura (33 de la Figura 3) se utiliza en un forjado de múltiples ejes a través de beta transus para mantener la temperatura de la pieza de trabajo a una temperatura uniforme o sustancialmente uniforme antes de cada impacto a cada temperatura de forjado de múltiples ejes a través de beta transus y, opcionalmente, para enlentecer la velocidad de enfriamiento. Luego del forjado de múltiples ejes final 274, la temperatura de pieza de trabajo en el campo de fase alfa+beta, la pieza de trabajo se enfría 276 hasta temperatura ambiente. En una realización no limitativa, el enfriamiento 276 comprende refrigeración por aire.
Las realizaciones no limitativas del forjado de múltiples ejes que utiliza el sistema de gestión térmica, como se describió anteriormente en la presente, pueden usarse para procesar las piezas de trabajo de aleación de titanio que tienen cortes transversales mayores a 10,2 cm (4 pulgadas) cuadradas utilizando equipos de forjado mediante prensa convencionales y el tamaño de las piezas de trabajo cúbicas puede graduarse para adaptarse a las capacidades de una prensa individual. Se determinó que las laminillas o listones alfas de la estructura recocida 13 se rompe fácilmente en granos alfa finos uniformes a temperaturas de forjado de la pieza de trabajo descritas en realizaciones no limitativas de la presente. También se determinó que disminuir la temperatura del forjado de la pieza de trabajo disminuye el tamaño de partícula alfa (tamaño del grano).
Sin querer adherirse a ninguna teoría en particular, se cree que el refinamiento del grano que ocurre en realizaciones no limitativas de forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación gestionada de forma térmica de acuerdo con la presente descripción ocurre mediante recristalización metadinámica. En la técnica previa del proceso de forjado de múltiples ejes de velocidad de deformación lenta, la recristalización dinámica ocurre de forma instantánea durante la aplicación de la deformación al material. Se cree que, en el forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación de acuerdo con la presente descripción, la recristalización metadinámica ocurre al final de cada impacto de deformación o forjado, mientras que al menos la región interna de la pieza de trabajo está caliente por el calentamiento adiabático. El calentamiento adiabático residual, los tiempos de enfriamiento de la región interna y el calentamiento de la región de la superficie influencian el grado de refinamiento del grano en métodos no limitativos de forjado de múltiples ejes de alta deformación gestionada de forma térmica de acuerdo con la presente descripción.
Los inventores de la presente desarrollaron además métodos alternativos de acuerdo con la presente descripción que proporcionan ciertas ventajas con relación a un proceso como se describe anteriormente incluyendo forjado de múltiples ejes y utilizando un sistema de gestión térmica y una pieza de trabajo cúbica que comprende una aleación de titanio. Se cree que uno o más de (1) la geometría de pieza de trabajo cúbica utilizada en ciertas realizaciones de forjado de múltiples ejes gestionada de forma térmica descrita en el presente documento, (2) enfriado de troquel (es decir, dejar que la temperatura de los troqueles descienda significativamente por debajo de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo), y (3) el uso de las altas velocidades de deformación pueden concentrar, de forma desventajosa, la deformación dentro de una región central de la pieza de trabajo.
Los métodos alternativos de acuerdo con la presente descripción pueden obtener generalmente tamaños de granos finos, granos muy finos o granos ultrafinos uniformes a través de una pieza de trabajo de aleación de titanio del tamaño de una barra. En otras palabras, una pieza de trabajo procesada mediante dichos métodos alternativos puede incluir el tamaño de grano deseado, de forma tal que una microestructura de grano ultrafino, a través de la pieza de trabajo, y no solo en una región central de la pieza de trabajo. Las realizaciones no limitativas de dichos métodos alternativos comprenden las etapas de "recalcadura y extrusión múltiples" llevadas a cabo en barras que tienen cortes transversales mayores que 10,2 cm (4 pulgadas) cuadradas. Se pretende que las etapas de recalcadura y extrusión múltiples confieran microestructuras uniformes de granos finos, granos muy finos o granos ultrafinos a través de la pieza de trabajo, preservando sustancialmente las dimensiones originales de la pieza de trabajo. Dado que los presentes métodos alternativos incluyen etapas de recalcadura y extrusión múltiple, se hace referencia a estas en la presente como las realizaciones del método "MUD". El método MUD incluye deformación plástica intensa y puede producir granos ultrafinos uniformes en piezas de trabajo de aleación de titanio del tamaño de una barra (por ejemplo, 76,2 cm (30 pulgadas) (76,2 cm) de longitud). En realizaciones no limitativas del método MUD de acuerdo con la presente descripción, las velocidades de deformación utilizadas para las etapas de forjado por recalcadura y el forjado por extrusión se encuentran en el intervalo de 0,001 s-1 a 0,02 s-1. En contraste, las velocidades de deformación usadas normalmente para forjados por recalcadura y extrusión de troquel abierto convencionales se encuentran en el intervalo de 0,03 s-1 a 0,1 s-1. La velocidad de deformación para MUD es lo suficientemente lenta como para evitar el calentamiento adiabático en la pieza de trabajo con el fin de mantener controlada la temperatura de forjado, sin embargo, la velocidad de deformación es aceptable para prácticas comerciales.
Una representación esquemática de las realizaciones no limitativas del método MUD se proporciona en la Figura 9, y se proporciona un diagrama de flujo de ciertas realizaciones del método MUD en la Figura 10. Con referencia a las Figuras 9 y 10, un método no limitativo 300 para refinar granos en una pieza de trabajo que comprende una aleación de titanio que utiliza etapas de forjado por recalcadura y extrusión múltiples que comprende calentar una pieza de trabajo de aleación de titanio alargada 302 hasta una temperatura de forjado de la pieza de trabajo en el campo de la fase alfa+beta de la aleación de titanio. En una realización no limitativa, la forma de la pieza de trabajo alargada tiene forma de cilindro o similar a un cilindro. En otra realización no limitativa, la forma de la pieza de trabajo es un cilindro octogonal o un octágono recto.
La pieza de trabajo alargada tiene una dimensión de corte transversal inicial. Por ejemplo, en una realización no limitativa del método MUD de acuerdo con la presente descripción en la cual la pieza de trabajo inicial es un cilindro, la dimensión de corte transversal inicial es el diámetro del cilindro. En una realización no limitativa del método MUD de acuerdo con la presente descripción en la cual la pieza de trabajo inicial es un cilindro octagonal, la dimensión de corte transversal inicial es el diámetro del círculo circunscrito del corte transversal octagonal, es decir, el diámetro del círculo que pasa a través de todos los vértices del corte transversal octagonal.
Cuando la pieza de trabajo alargada se encuentra a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo, la pieza de trabajo es forjada por recalcadura 304. Luego del forjado por recalcadura 304, en una realización no limitativa, la pieza de trabajo se rota 90 grados a la orientación 306 y luego se somete a forjado por extrusión de múltiples pasadas 312. La rotación real de la pieza de trabajo es opcional, y el objetivo de la etapa es disponer la pieza de trabajo en la orientación correcta (referirse a la Figura 9) relacionada con un dispositivo de forjado para las etapas de forjado por extrusión de múltiples pasadas 312 siguientes.
El forjado por extrusión de múltiples pasadas comprende rotar gradualmente (representada por la flecha 310) la pieza de trabajo en una dirección rotacional (indicada por la dirección de la flecha 310), seguida por el forjado por extrusión 312 de la pieza de trabajo luego del incremento de rotación. En realizaciones no limitativas, los forjados que rotan gradualmente 310, y por extrusión 312 se repiten hasta que la pieza de trabajo comprenda la dimensión transversal inicial. El calentamiento, forjado por recalcadura y forjado por extrusión de múltiples pasadas se repite hasta lograr un total de deformación en el intervalo de al menos 1,0 hasta menos de 3,5 en la pieza de trabajo.
Un aspecto de la presente descripción es emplear una velocidad de deformación durante las etapas de recalcadura y extrusión de múltiples pasadas que sea suficiente para dar como resultado una deformación plástica intensa de la pieza de trabajo de aleación de titanio la cual, en realizaciones no limitativas, dan como resultado adicionalmente tamaños de grano ultrafinos. En una realización no limitativa, una velocidad de deformación utilizada en el forjado por recalcadura se encuentra en el intervalo de 0,001 s-1 a 0,003 s-1. En otra realización no limitativa, una velocidad de deformación utilizada en las etapas de forjado por extrusión de múltiples pasadas se encuentra en el intervalo de 0,01 s-1 a 0,02 s-1. Se describió en la Solicitud 538 que las velocidades de deformación en estos intervalos no dan como resultado el calentamiento adiabático de la pieza de trabajo, la cual permite el control de la temperatura de la pieza de trabajo y se consideró suficiente para una práctica comercial económicamente aceptable.
En una realización no limitativa, luego de completar el método MUD, la pieza de trabajo tiene, sustancialmente, las dimensiones originales del artículo alargado inicial, tal como, por ejemplo, el cilindro 314 o el cilindro octagonal 316. En otra realización no limitativa, luego de completar el método m Ud , la pieza de trabajo tiene, sustancialmente, el mismo corte transversal que la pieza de trabajo inicial. En una realización no limitativa, una recalcadura única necesita varios impactos de extrusión y rotaciones intermedias para devolverle a la pieza de trabajo una forma que incluye el corte transversal inicial de la pieza de trabajo.
En una realización no limitativa del método MUD donde la pieza de trabajo se encuentra en forma de cilindro, por ejemplo, el forjado por extrusión y que rota gradualmente de forma adicional que comprende múltiples etapas de rotación de la pieza de trabajo cilindrica incrementos de 15 ° y subsecuentemente forjado por extrusión, hasta que la pieza de trabajo cilindrica se rota a través de 360 °C y se forja por extrusión a cada incremento. En una realización no limitativa del método MUD donde la pieza de trabajo tiene forma de cilindro, luego de cada forjado por recalcadura, se emplean veinticuatro etapas de forjado por extrusión con rotación gradual intermedia entre etapas de forjado por extrusión para devolverle sustancialmente a la pieza de trabajo su dimensión de corte transversal inicial. En otra realización no limitativa donde la pieza de trabajo se encuentra en forma de cilindro octagonal, por ejemplo, el forjado por extrusión y que rota gradualmente de forma adicional que comprende múltiples etapas de rotación de la pieza de trabajo cilindrica incrementos de 45 ° y subsecuentemente el forjado por extrusión, hasta que la pieza de trabajo cilindrica se rota a través de 360 °C y se forja por extrusión a cada incremento. En una realización no limitativa del método MUD donde la pieza de trabajo tiene forma de cilindro octagonal, luego de cada forjado por recalcadura, se emplean ocho etapas de forjado separadas por rotación gradual intermedia para devolverle sustancialmente a la pieza de trabajo su dimensión de corte transversal inicial. Se observó en realizaciones no limitativas del método MUD que la manipulación de un cilindro octagonal mediante el manejo del equipo fue más precisa que la manipulación de un cilindro mediante el manejo del equipo. También se observó que la manipulación de un cilindro octogonal mediante el manejo del equipo en una realización no limitativa de un método MUD fue más precisa que la manipulación de una pieza de trabajo cúbica utilizando pinzas de mano en realizaciones no limitativas del proceso MAF de alta velocidad de deformación gestionado de forma térmica descrita en la presente. Se reconocerá al considerar la presente descripción que pueden usarse otras secuencias de forjado por extrusión, cada una incluye una cantidad de etapas de forjado por extrusión y rotaciones graduales intermedias de una cantidad particular de grados, para otras formas de barras de corte transversal con el fin de que la forma final de la pieza de trabajo luego del forjado por extrusión es sustancialmente igual que la forma inicial de la pieza de trabajo antes del forjado por recalcadura. Dichas otras secuencias posibles pueden se determinadas por un experto en la técnica sin experimentación indebida y se incluyen dentro del alcance de la presente descripción.
En una realización no limitativa del método MUD de acuerdo con la presente descripción, una temperatura de forjado de la pieza de trabajo comprende una temperatura dentro de un intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo. En una realización no limitativa, la temperatura de forjado de la pieza de trabajo se encuentra en un intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo de 100 °F (55,6 °C) debajo de la temperatura beta transus (Tp) de la aleación de titanio hasta 700 °F (388,9 °C) debajo de la temperatura beta transus de la aleación de titanio. En aun otra realización no limitativa, la temperatura de forjado de la pieza de trabajo se encuentra en un intervalo de 300 °F (166,7 °C) debajo de la temperatura beta transus de la aleación de titanio hasta 625 °F (347 °C) debajo de la temperatura beta transus de la aleación de titanio. En una realización no limitativa, el extremo inferior de un intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo es una temperatura en el campo de fase alfa+beta en el que no ocurre daño sustancial en la superficie de la pieza de trabajo durante el impacto de forjado, como puede determinarse sin experimentación indebida por un experto en la técnica.
En una realización no limitativa del método MUD de acuerdo con la presente descripción, el intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo para una aleación Ti-6-2-4-2, que tiene una temperatura beta transus (Tp) de alrededor de 1820 °F (993,3 °c), puede ser, por ejemplo, de 1120 °F (604,4 °C) a 1720 °F (937,8 °C) o en otra realización puede ser de 1195 °F (646,1 °C) a 1520 °F (826,7 °C).
Las realizaciones no limitativas del método MUD comprenden múltiples etapas de recalentamiento. En una realización no limitativa, la pieza de titanio de la aleación de titanio se calienta a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo luego de someter a forjado por recalcadura a la pieza de trabajo de aleación de titanio. En otra realización no limitativa, la pieza de trabajo de aleación de titanio se calienta hasta la temperatura de forjado de la pieza de trabajo antes de una etapa de forjado por extrusión del forjado por extrusión de múltiples pasadas. En otra realización no limitativa, la pieza de trabajo se calienta tanto como se necesite para volver la temperatura real de la pieza de trabajo a o cerca de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo luego de una etapa de forjado por recalcadura o extrusión.
Se determinó que las realizaciones del método MUD confieren un trabajo redundante o deformación extrema, a la que también se hace referencia como deformación plástica intensa, la que apunta a crear granos ultrafinos en una pieza de trabajo que comprende una aleación de titanio. Sin pretender aferrarse a ninguna teoría de operación en particular, se cree que la forma de corte transversal redonda u octagonal de las piezas de trabajo cilíndricas u octogonales, respectivamente, distribuyen la deformación de forma más pareja que las piezas de trabajo de cortes transversales cuadrados o rectangulares a lo largo del área del corte transversal de la pieza de trabajo durante un método MUD. El efecto perjudicial de fricción entre la pieza de trabajo y el troquel de forjado también se reduce mediante la reducción del área de la pieza de trabajo en contacto con el troquel.
Además, también se determinó que disminuir la temperatura durante el método MUD reduce el tamaño de grano final a un tamaño que es característico de la temperatura específica que se está utilizando. Haciendo referencia a la Figura 10, en una realización no limitativa de un método 400 para refinar el tamaño del grano de una pieza de trabajo, luego de procesar la pieza de trabajo mediante el método MUD en la temperatura de forjado de la pieza de trabajo, la temperatura de la pieza de trabajo se puede enfriar 416 a una segunda temperatura de forjado de la pieza de trabajo. En una realización no limitativa, luego de enfriar la pieza de trabajo a la segunda temperatura de forjado de la pieza de trabajo, la pieza de trabajo es forjada por recalcadura en la segunda temperatura de forjado de la pieza de trabajo 418. La pieza de trabajo se rota 420 o de otro modo se orienta relativa a la prensa de forjado para las etapas posteriores de forjado por extrusión. La pieza de trabajo es forjada por extrusión en múltiples etapas en la segunda temperatura de forjado de la pieza de trabajo 422. El forjado por extrusión en múltiples etapas en la segunda temperatura de forjado de la pieza de trabajo 422 comprende rotar en aumento 424 la pieza de trabajo en una dirección rotatoria (referirse a la Figura 9) y realizar forjado revenida en la segunda temperatura de forjado de la pieza de trabajo de la pieza de trabajo 426 luego de cada incremento de rotación. En una realización no limitativa, las etapas de forjado por recalcadura, que rotan en aumento 424, y el forjado por extrusión se repiten 426 hasta que la pieza de trabajo comprende la dimensión transversal de inicio. En otra realización no limitativa, las etapas de forjado por recalcadura en la segunda temperatura de la pieza de trabajo 418, rotación 420, y forjado por extrusión en múltiples etapas 422 se repiten hasta que se logra una deformación total en el intervalo de 1,0 hasta menos que 3,5 en la pieza de trabajo. Se reconoce que el método MUD se puede continuar hasta que cualquier deformación total se imparta a la pieza de trabajo de aleación de titanio.
En una realización no limitativa que comprende una realización de método MUD de múltiples temperaturas, la temperatura de forjado de la pieza de trabajo, o una primera temperatura de forjado de la pieza de trabajo, es alrededor de 1600 °F (871,1 °C), y la segunda temperatura de forjado de la pieza de trabajo es alrededor de 1500 °F (815,6 °C): Las temperaturas del forjado de la pieza de trabajo posteriores que son menores que la primera y la segunda temperatura de forjado de la pieza de trabajo, tal como una tercera temperatura de forjado de la pieza de trabajo, una cuarta temperatura de forjado de la pieza de trabajo, etc., se encuentran dentro del alcance de realizaciones no limitativas de la presente descripción.
A medida que procede el forjado, el refinamiento del grano tiene como resultado la disminución del esfuerzo del flujo a una temperatura fija. Se determinó que disminuir la temperatura de forjado para las etapas de recalcadura y extrusión mantiene el esfuerzo del flujo constante y aumenta la velocidad del refinamiento microestructural. Se anticipa que en realizaciones no limitativas de MUD de acuerdo con la presente descripción, una deformación total en un intervalo de al menos 1,0 hasta menos que 3,5 tiene como resultado una microestructura de grano ultrafino alfa equiaxial en piezas de trabajo de aleación de titanio.
Un aspecto de la presente descripción incluye la posibilidad que luego de procesar una pieza de trabajo mediante el método MUD, las etapas de deformación posteriores se realizan sin engrosar el tamaño del grano refinado, siempre y cuando la temperatura de la pieza de trabajo no se calienta posteriormente sobre la temperatura beta transus de la aleación de titanio. Por ejemplo, en una realización no limitativa, una práctica de deformación posterior luego del método MUD puede incluir forjado por extrusión, forjado por extrusión múltiple, forjado por recalcadura o cualquier combinación de dos o más de estas técnicas de forjado a temperaturas en el campo de fase alfa+beta de la aleación de titanio. En una realización no limitativa, la deformación posterior o las etapas de forjado incluyen una combinación de forjado por extrusión de múltiples pasadas, forjado por recalcadura y forjado por extrusión para reducir la dimensión transversal de inicio de la pieza de trabajo tipo cilindro u otra pieza de trabajo elongada a una fracción de la dimensión transversal, tal como, por ejemplo, de modo no limitativo, una mitad de la dimensión transversal, un cuarto de la dimensión transversal, etc., mientras se mantiene una estructura uniforme de grano fino, un grano muy fino o de grano ultrafino en la pieza de trabajo de aleación de titanio.
La pieza de trabajo es una aleación de titanio que se selecciona de una aleación Ti-6-2-4-2, una aleación Ti-6-2-4-6, una aleación de titanio ATI 425® (Ti-4AI-2.5V), y una aleación Ti-6-6-2.
Antes de calentar la pieza de trabajo a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo en el campo de la fase alfabeta de acuerdo con las realizaciones MUD de la presente descripción, en una realización no limitativa la pieza de trabajo se puede calentar a una temperatura de recocido beta, mantenida a la temperatura del recocido beta durante un tiempo de recocido beta suficiente para formar una microestructura de titanio de 100 % de fase beta en la pieza de trabajo, y enfriada a temperatura ambiente. En una realización no limitativa, la temperatura de recocido beta es en un intervalo de temperatura de recocido beta que incluye la temperatura beta transus de la aleación de titanio hasta 300 °F (111 °C) sobre la temperatura beta transus de la aleación de titanio. En una realización no limitativa, el tiempo de recocido beta es de 5 minutos a 24 horas.
En una realización no limitativa, la pieza de trabajo es una barra que está cubierta en determinadas superficies o en todas con un recubrimiento lubricante que reduce la fricción entre la pieza de trabajo y los troqueles de forjado. En una realización no limitativa, el recubrimiento lubricante es un lubricante sólido tal como, de modo no limitativo, uno de grafito y un lubricante de vidrio. Otros recubrimientos lubricantes conocidos hoy en día o en adelante por un experto en la técnica se encuentran dentro del alcance de la presente descripción. Además, en una realización no limitativa del método MUD que utiliza piezas de trabajo tipo cilindro o con otras formas alargadas, el área de contacto entre la pieza de trabajo y los troqueles de forjado es pequeña en comparación con el área de contacto en forjados de múltiples ejes de una pieza de trabajo con forma de cubo. Por ejemplo, con un cubo de 10,2 cm (4 pulgadas), dos de las caras enteras de 10,2 cm (4 pulgadas) por 10,2 cm (4 pulgadas) del cubo están en contacto con el troquel. Con una barra de 5 pies de largo, la longitud de la barra es mayor que un troquel típico de 110,2 cm (4 pulgadas) de largo, y el área de contacto reducido tiene como resultado la fricción de troquel reducida y una microestructura y macroestructura de la pieza de trabajo de aleación de titanio más uniformes.
Antes de calentar la pieza de trabajo que comprende una aleación de titanio a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo en el campo de la fase alfa+beta de acuerdo con las realizaciones MUD de la presente descripción, en una realización no limitativa, la pieza de trabajo se deforma de forma plástica a una temperatura de deformación plástica en el cambio de fase beta de la aleación de titanio luego de ser mantenido a un tiempo de recocido beta suficiente para formar la fase beta al 100 % en la aleación de titanio y antes de enfriar la aleación a temperatura ambiente. En una realización no limitativa, la temperatura de deformación plástica es equivalente a la temperatura de recocido beta. En otra realización no limitativa, la temperatura de deformación plástica se encuentra en un intervalo de temperatura de deformación plástica que incluye la temperatura beta transus de la aleación de titanio hasta 300 °F (111 °C) sobre la temperatura beta transus de la aleación de titanio.
En una realización no limitativa del método MUD, deformar de forma plástica la pieza de trabajo en el campo de la fase beta de la aleación de titanio comprende al menos realizar uno de trazado, forjado por recalcadura, y forjado de múltiple eje de alta velocidad de deformación en la pieza de trabajo de aleación de titanio. En otra realización no limitativa, deformar de forma plástica la pieza de trabajo en el campo de fase beta de la aleación de titanio comprende forjar por recalcadura y por extrusión de acuerdo con realizaciones no limitativas de la presente descripción, y donde enfriar la pieza de trabajo a una temperatura igual o cercana a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo comprende enfriamiento con aire. En aun otra realización no limitativa, deformar de forma plástica la pieza de trabajo en el campo de la fase beta de la aleación de titanio comprende forjar por recalcadura la pieza de trabajo a una reducción de 30-35 % en altura u otra dimensión, tal como longitud.
Otro aspecto del método MUD de la presente descripción puede incluir calentar los troqueles de forjado durante el forjado. Una realización no limitativa comprende calentar los troqueles de una forja utilizada para forjar la pieza de trabajo a temperatura en un intervalo de temperatura limitada por la temperatura de forjado de la pieza de trabajo hasta 100 °F (55,6 °C) debajo de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo.
Los siguientes ejemplos pretenden continuar describiendo determinadas realizaciones no limitativas, sin restringir el alcance de la presente invención. Los expertos en la técnica comprenderán que las variaciones de los siguientes ejemplos son posibles dentro del alcance de la invención, la cual se define únicamente por las reivindicaciones.
Ejemplo 1
Se procesó una barra de aleación Ti-6-2-4-2 de acuerdo con un proceso de forjado comercial, identificado en la industria mediante el número de especificación AMS 4976, que normalmente se utiliza para procesar la aleación Ti6-2-4-2. Haciendo referencia a la especificación AMS 4976, los expertos en la técnica entenderán los detalles del proceso para lograr las propiedades mecánicas y la configuración de la microestructura en la especificación. Luego del procesamiento, la aleación se preparó de forma metalográfica y la microestructura se evaluó de forma microscópica. Tal como se mostró en la micrografía de la aleación preparada incluida como la Figura 11(a), la microestructura incluye granos alfa (las regiones con colores más claros en la imagen) que se encuentra en el orden de 20 |jm o más largo.
De acuerdo con una realización no limitativa dentro de la presente descripción, una pieza de trabajo con forma cúbica de 10,2 cm (4,0 pulgadas) de la aleación Ti-6-2-4-2 se sometió a recocido beta a 1950 °F (1066 °C) durante 1 hora y luego se enfrió con aire hasta alcanzar temperatura ambiente. Luego del enfriamiento, la pieza de trabajo con forma cúbica sometida a recocido beta se calentó a una temperatura de forjado de la pieza de trabajo de 1600 °F (871,1 °C) y se forjó utilizando cuatro impactos de la MAF de alta velocidad de deformación. Los impactos fueron a los siguientes ejes ortogonales, en la siguiente secuencia: A-B-C-A. Los impactos fueron a una altura de espaciador de 3,212,7 cm (5 pulgadas), y la velocidad de cabezal fue de 2,5 cm (1 pulgada) por segundo. No hubo control de velocidad de deformación sobre la prensa, pero para los cubos de 10,2 cm (4 pulgadas), esta velocidad de cabezal tiene como resultado una tasa de deformación mínima durante el prensado de 0,25 s-1. El tiempo entre los impactos ortogonales sucesivos fue de alrededor de 15 segundos. La deformación total aplicada a la pieza de trabajo fue de 1.37. La microestructura de la aleación Ti-6-2-4-2 procesada de esta manera se describe en la micrografía de la Figura 11 (b). La mayoría de las partículas alfa (áreas con colores más suaves) se encuentran en el orden de 4 jm o menos, que es sustancialmente más fina que los granos alfa producidos por el proceso de forjado comercial antemencionado y representado por la micrografía de la Figura 11 (a).
Ejemplo 2
Se procesó una barra de aleación Ti-6-2-4-6 de acuerdo con un proceso de forjado comercial, normalmente utilizado para la aleación T-6-2-4-6, es decir, de acuerdo con la especificación AMS 4981. Haciendo referencia a la especificación AMS 4981, los expertos en la técnica entenderán los detalles del proceso para lograr las propiedades mecánicas y la configuración de la microestructura en la especificación. Luego del procesamiento, la aleación se preparó de forma metalográfica y la microestructura se evaluó de forma microscópica. Tal como se mostró en la micrografía de la aleación preparada mostrada en la Figura 12(a), la microestructura exhibe granos alfa (las regiones con colores más claros) que se encuentra en el orden de 10 jm o más largo.
En una realización no limitativa de acuerdo con la presente descripción, una pieza de trabajo con forma cúbica de 10.2 cm (4,0 pulgadas) de la aleación Ti-6-2-4-6 se sometió a recocido beta a 1870 °F (1066 °C) durante 1 hora y luego se enfrió con aire. Luego del enfriamiento, la pieza de trabajo con forma cúbica sometida a recocido beta se calentó a una temperatura de forjado de la pieza de trabajo de 1500 °F (815,6 °C) y se forjó utilizando cuatro impactos de la MAF de velocidad alta de deformación. Los impactos fueron a los siguientes ejes ortogonales y siguieron la siguiente secuencia: A-B-C-A. Los impactos fueron a una altura de espaciador de 3,212,7 cm (5 pulgadas), y la velocidad de cabezal fue de 2,5 cm (1 pulgada) por segundo. No hubo control de velocidad de deformación sobre la prensa, pero para los cubos de 10,2 cm (4 pulgadas), esta velocidad de cabezal tiene como resultado una tasa de deformación mínima durante el prensado de 0,25 s-1. El tiempo entre los impactos ortogonales sucesivos fue de alrededor de 15 segundos. La deformación total aplicada a la pieza de trabajo fue de 1.37. La microestructura de la aleación procesada de esta manera se describe en la micrografía de la Figura 12(b). Se nota que la mayoría de las partículas alfa (áreas con colores más suaves) se encuentran en el orden de 4 pm o menos, y en todo caso son más finas que los granos alfa producidos por el proceso de forjado comercial antemencionado y representado por la micrografía de la Figura 12(a).
Ejemplo 3
En una realización no limitativa de acuerdo con la presente descripción, una pieza de trabajo con forma cúbica de 10.2 cm (4,0 pulgadas) de la aleación Ti-6-2-4-6 se sometió a recocido beta a 1870 °F (1066 °C) durante 1 hora y luego se enfrió con aire. Luego de enfriar, la pieza de trabajo con forma cúbica sometida a recocido beta se calentó a una temperatura de forjado de la pieza de trabajo de 1500 °F (815,6 °C) y se forjó utilizando tres impactos de MAF de alta velocidad de deformación, uno en cada eje A, B y C (es decir, los impactos fueron a los siguientes ejes ortogonales y en la siguiente secuencia: A-B-C). Los impactos fueron a una altura de espaciador de 3,212,7 cm (5 pulgadas), y la velocidad de cabezal fue de 2,5 cm (1 pulgada) por segundo. No hubo control de velocidad de deformación sobre la prensa, pero para los cubos de 10,2 cm (4 pulgadas), esta velocidad de cabezal tiene como resultado una tasa de deformación mínima durante el prensado de 0,25 s-1. El tiempo entre los impactos sucesivos fue de alrededor de 15 segundos. Luego del ciclo A-B-C de impactos, la pieza de trabajo se volvió a calentar a 1500 °F (815,6 °C) durante 30 minutos. El cubo se sometió a MAF de alta velocidad de deformación con un impacto cada uno en los ejes A, B y C, es decir, los impactos fueron a los siguientes ejes ortogonales y en la siguiente secuencia: A-B-C. Los impactos fueron a la misma altura de espaciador y utilizaron el mismo tiempo y velocidad de cabezal entre impactos tal como se utilizaron en la primera secuencia A-B-C de impactos. Luego de la segunda secuencia de impactos de A-B-C, la pieza de trabajo se volvió a calentar a 1500 °F (815,6 °C) durante 30 minutos. El cubo luego se sometió a MAF de alta velocidad de deformación con un impacto en cada uno de los ejes A, B y C, es decir, una secuencia A-B-C. Los impactos fueron a las mismas alturas de espaciador y utilizaron el mismo tiempo y velocidad de cabezal entre impactos tal como en la primera secuencia de impactos A-B-C. Esta realización de un proceso de forjado de múltiples ejes de alta velocidad de deformación impartió una deformación de 3,46. La microestructura de la aleación procesada de esta manera se describe en la micrografía de la Figura 13. Se nota que la mayoría de las partículas alfa (áreas con colores más claros) se encuentran en el orden de 4 |jm o menos. Se cree probablemente que las partículas alfa comprenden granos alfa individuales y que cada uno de los granos alfa tiene un tamaño de grano de 4 pm o menos y tiene forma equiaxial.
Ejemplo 4
En una realización no limitativa de acuerdo con la presente descripción, una pieza de trabajo con forma cúbica de 10.2 cm (4,0 pulgadas) de la aleación Ti-6-2-4-2 se sometió a recocido beta a 1950 °F (1066 °C) durante 1 hora y luego se enfrió con aire. Luego del enfriamiento, la pieza de trabajo con forma cúbica sometida a recocido beta se calentó a una temperatura de forjado de la pieza de trabajo de 1700 °F (926,7 °C) y se mantuvo durante 1 hora. Se emplearon dos ciclos MAF de alta velocidad de deformación (2 secuencias de tres impactos A-B-C, para un total de 6 hits) a 1700 °F (926,7 °C). El tiempo entre los impactos sucesivos fue de alrededor de 15 segundos. La secuencia de forjado fue: un impacto A a un tope de 7,6 cm (3 pulgadas); un impacto B a un tope de 3,12,7 cm (5 pulgadas); y un impacto C a un tope de 10,2 cm (4,0 pulgadas). La secuencia de forjado proporciona una deformación igualada a todos los tres ejes ortogonales por cada secuencia MAF de tres impactos. La velocidad de cabezal fue de 2,5 cm (1 pulgada) por segundo. No hubo control de velocidad de deformación sobre la prensa, pero para los cubos de 10,2 cm (4 pulgadas), esta velocidad de cabezal tiene como resultado una tasa de deformación mínima durante el prensado de 0,25 s-1. La deformación total por ciclo es menor que forjar a una reducción de 3,212,7 cm (5 pulgadas) en cada dirección, como en los ejemplos anteriores.
La pieza de trabajo se calentó a 1650 °F (898,9 °C) y se sometió a MAF de alta resistencia para tres impactos adicionales (es decir, un ciclo A-B-C adicional sometido a MAF de alta velocidad de deformación). La secuencia de forjado fue: un impacto A a un tope de 7,6 cm (3 pulgadas); un impacto B a un tope de 3,12,7 cm (5 pulgadas); y un impacto C a un tope de 10,2 cm (4,0 pulgadas). Luego del forjado, la deformación total transmitida a la pieza de trabajo fue de 2,59.
La microestructura de la pieza de trabajo forjada del Ejemplo 4 se describe en la micrografía de la Figura 14. Se nota que la mayoría de las partículas alfa (regiones de colores más claros) se encuentran en una estructura en red. Se cree probablemente que las partículas alfa comprenden granos alfa individuales y que cada uno de los granos alfa tiene un tamaño de grano de 4 jm o menos y tiene forma equiaxial.
Ejemplo 5
En una realización no limitativa de acuerdo con la presente descripción, una pieza de trabajo con forma cúbica de 10.2 cm (4,0 pulgadas) de la aleación Ti-6-2-4-2 se sometió a recocido beta a 1950 °F (1066 °C) durante 1 hora y luego se enfrió con aire. Luego del enfriamiento, la pieza de trabajo con forma cúbica sometida a recocido beta se calentó a una temperatura de forjado de la pieza de trabajo de 1700 °F (926,7 °C) y se mantuvo durante 1 hora. Se empleó MAF, de acuerdo con la presente descripción, para aplicar 6 forjados con prensa a una altura de espaciador de reducción considerable (A, B, C, A, B, C) a la pieza de trabajo con forma cúbica. Además, entre cada forjado con prensa a una altura de espaciador de reducción considerable de 3,212,7 cm (5 pulgadas), la primera y la segunda reducción de bloqueo se llevaron a cabo en los ejes para "arreglar" la pieza de trabajo. La secuencia de forjado general utilizada es de la siguiente manera, donde lo impactos en negrita y subrayado son forjados con prensa a la altura de espaciador de reducción considerable: A-B-C-B-C-A-C-A-B-A-B-C-B-C-A-C.
La secuencia de forjado, que incluye las alturas de espaciador del primer y el segundo bloqueo mayor (en pulgadas) que fueron utilizadas se indican en la tabla más adelante. La velocidad de cabezal fue de 2,5 cm (1 pulgada) por segundo. No hubo control de velocidad de deformación sobre la prensa, pero para los cubos de 10,2 cm (4,0 pulgadas), esta velocidad de cabezal tiene como resultado una tasa de deformación mínima durante el prensado de 0,25 s-1. El tiempo transcurrido entre los impactos fue de alrededor de 15 segundos. La deformación total luego de la MAF gestionada de forma térmica de acuerdo con esta realización no limitativa fue de 2,37.
Figure imgf000027_0001
Figure imgf000028_0001
La microestructura de la pieza de trabajo forjada mediante el proceso descrito en el Ejemplo 5 se describe en la micrografía de la Figura 15. Se nota que la mayoría de las partículas alfa (regiones de colores más claros) se encuentran alargadas. Se cree probablemente que las partículas alfa comprenden granos alfa individuales y que cada uno de los granos alfa tiene un tamaño de grano de 4 |jm o menos y tiene forma equiaxial.
Ejemplo 6
En una realización no limitativa de acuerdo con la presente descripción, una pieza de trabajo con forma cúbica de 10,2 cm (4,0 pulgadas) de la aleación Ti-6-2-4-2 se sometió a recocido beta a 1950 °F (1066 °C) durante 1 hora y luego se enfrió con aire. Se realizó MAF de alta velocidad de deformación gestionada de forma térmica, de acuerdo con la presente descripción, se realizó en la pieza de trabajo, que incluye 6 impactos (2 ciclos A-B-C de MAF) a 1900 °C, con retenciones de 30 segundos entre cada impacto. La velocidad de cabezal fue de 2,5 cm (1 pulgada) por segundo. No hubo control de velocidad de deformación sobre la prensa, pero para los cubos de 10,2 cm (4 pulgadas), esta velocidad de cabezal tiene como resultado una tasa de deformación mínima durante el prensado de 0,25 s-1. La secuencia de 6 hits con retenciones intermedias se diseñó para calentar la superficie de la pieza a través de la temperatura beta transus durante MAF, y por lo tanto se le puede hacer referencia como una MAF de alta velocidad de deformación transus directa. Los resultados del proceso para refinar las estructuras de la superficie y minimizar el agrietamiento durante el forjado posterior. La pieza de trabajo luego se calentó a 1650 °F (898,9 °C), es decir, debajo de la temperatura beta transus durante 1 hora. Se aplicó MAF, de acuerdo con la presente descripción, a la pieza de trabajo, incluyendo 6 impactos (dos ciclos A-B-C de MAF) con alrededor de 15 segundos entre impactos. Los primeros tres impactos (los impactos en el primer ciclo A-B-C de MAF) se realizaron con una altura de espaciador de 3,12,7 cm (5 pulgadas), y los segundos 3 impactos (los impactos en el segundo ciclo A-B-C de MAF) se realizaron con una altura de espaciador de 3,212,7 cm (5 pulgadas). La pieza de trabajo se calentó a 1650 °C y se mantuvo durante 30 minutos entre los impactos con el espaciador de 3,12,7 cm (5 pulgadas) y los impactos con el espaciador de 3,212,7 cm (5 pulgadas). La reducción más pequeña (es decir, altura de espaciador más grande) utilizada para los primeros 3 impactos se diseñó para inhibir el agrietamiento a medida que la reducción más pequeña rompe las estructuras de delimitación que puede llevar al agrietamiento. La pieza de trabajo se recalentó a 1500 °F (815,6 °C) durante 1 hora. Luego se aplicó MAF, de acuerdo con la presente descripción, utilizando 3 ciclos de A-B-C (un ciclo de MAF) para reducciones de 3,212,7 cm (5 pulgadas) con 15 segundos entre medio de cada impacto. Esta secuencia de reducciones más pesadas se diseña para agregar trabajo adicional en las estructuras no delimitantes. La velocidad de cabezal de todos los impactos descrita en el Ejemplo 6 fue de 2,5 cm (1 pulgada) por segundo.
Se transfirió una deformación total de 3,01 a la pieza de trabajo del Ejemplo 6. Una micrografía representativa del centro de la pieza de trabajo MAF gestionada de forma térmica del Ejemplo 6 se muestra en la Figura 16(a). Una micrografía representativa de la superficie de la pieza de trabajo MAF gestionada de forma térmica del Ejemplo 6 se presenta en la Figura 16(b). La microestructura de la superficie (Figura 16(b)) se refina sustancialmente y la mayoría de las partículas y/o granos tienen un tamaño de alrededor de 4 jm o menos, que es una microestructura de grano ultrafina. La microestructura central mostrada en la Figura 16(a) muestra granos altamente refinados, y se cree probablemente que las partículas alfa comprenden granos alfa individuales y cada uno de los granos alfa tiene un tamaño de grano de 4 jm o menos y tiene forma equiaxial.
Se entenderá que la presente de descripción ilustra aquellos aspectos de la invención pertinentes a un entendimiento claro de la invención. Aunque se describe necesariamente un número limitado de realizaciones de la presente invención en la presente, un experto en la técnica, tras considerar la descripción anterior, reconocerá que se pueden emplear muchas modificaciones y variaciones de la invención. Se pretende que todas dichas variaciones y modificaciones de la invención queden cubiertas por la descripción precedente y las siguientes reivindicaciones.

Claims (19)

REIVINDICACIONES
1. Un método para refinar el tamaño de grano de una pieza de trabajo que comprende una aleación de titanio seleccionada de aleación Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo (UNS R56260), aleación Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0,08Si (UNS R54620), aleación Ti-4Al-2,5V (UNS R54250), aleación Ti-6Al-7Nb (UNS R56700) y aleación Ti-6Al-6V-2Sn (UNS R56620), comprendiendo el método:
recocer en beta la pieza de trabajo;
enfriar la pieza de trabajo recocida en beta a una temperatura por debajo de la temperatura de transus beta de la aleación de titanio; y
forjado de múltiples ejes de la pieza de trabajo, en donde el forjado de múltiples ejes comprende
forjado en prensa de la pieza de trabajo a una temperatura de forjado de la pieza de trabajo en un intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo en la dirección de un primer eje ortogonal de la pieza de trabajo con una tasa de deformación suficiente para calentar adiabáticamente una región interna de la pieza de trabajo,
forjado en prensa de la pieza de trabajo a una temperatura de forjado de la pieza de trabajo en el intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo en la dirección de un segundo eje ortogonal de la pieza de trabajo con una tasa de deformación suficiente para calentar adiabáticamente la región interna de la pieza de trabajo,
forjado en prensa de la pieza de trabajo a una temperatura de forjado de la pieza de trabajo en el intervalo de temperatura de forja de la pieza de trabajo en la dirección de un tercer eje ortogonal de la pieza de trabajo con una tasa de deformación suficiente para calentar adiabáticamente la región interna de la pieza de trabajo, y
repetir al menos una de las etapas de forjado en prensa hasta que se logre en la pieza una deformación verdadera total de al menos 1,0 hasta menos de 3,5.
2. Un método para refinar el tamaño de grano de una pieza de trabajo que comprende una aleación de titanio seleccionada de aleación Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo (UNS R56260), aleación Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0,08Si (UNS R54620), aleación Ti-4Al-2,5V (UNS R54250), aleación Ti-6Al-7Nb (UNS R56700) y aleación Ti-6Al-6V-2Sn (UNS R56620), comprendiendo el método:
recocer en beta la pieza de trabajo;
enfriar la pieza de trabajo recocida en beta a una temperatura por debajo de la temperatura de transus beta de la aleación de titanio; y
forjado de múltiples ejes de la pieza, en donde el forjado de múltiples ejes comprende
forjado en prensa de la pieza de trabajo a una temperatura de forjado de la pieza de trabajo en un intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo en la dirección de un primer eje A ortogonal de la pieza de trabajo a una altura mayor del espaciador de reducción con una tasa de deformación suficiente para calentar adiabáticamente una región interna de la pieza de trabajo,
forjado en prensa de la pieza de trabajo a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo en la dirección de un segundo eje B ortogonal de la pieza de trabajo a una primera altura del espaciador de reducción de bloqueo,
forjado en prensa de la pieza de trabajo a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo en la dirección de un tercer eje C ortogonal de la pieza de trabajo a una segunda altura del espaciador de reducción de bloqueo, forjado en prensa de la pieza de trabajo a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo en la dirección del segundo eje B ortogonal de la pieza de trabajo a la altura mayor del espaciador de reducción con una tasa de deformación suficiente para calentar adiabáticamente una región interna de la pieza de trabajo,
forjado en prensa de la pieza de trabajo a la temperatura de forjado en la dirección del tercer eje C ortogonal de la pieza de trabajo a la primera altura del espaciador de reducción de bloqueo,
forjado en prensa de la pieza de trabajo a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo en la dirección del primer eje A ortogonal de la pieza de trabajo a la segunda altura del espaciador de reducción de bloqueo, forjado en prensa de la pieza de trabajo a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo en la dirección del tercer eje C ortogonal de la pieza de trabajo a la altura mayor del espaciador de reducción con una tasa de deformación suficiente para calentar adiabáticamente una región interna de la pieza de trabajo,
forjado en prensa de la pieza de trabajo a la temperatura de forjado de la pieza de trabajo en la dirección del primer eje A ortogonal de la pieza de trabajo a la primera altura del espaciador de reducción de bloqueo, forjado en prensa de la pieza de trabajo a la temperatura de forjado en la dirección del segundo eje B ortogonal de la pieza a la segunda altura del espaciador de reducción de bloqueo, y
repetir al menos una de las etapas anteriores de forjado en prensa hasta que se logre una deformación verdadera total de al menos 1,0 hasta menos de 3,5 en la pieza de trabajo.
3. El método de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que la tasa de deformación utilizada durante el forjado en prensa está en el intervalo de 0,2 s-1 a 0,8 s-1.
4. El método de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el enfriamiento de la pieza de trabajo recocida en beta comprende enfriar la pieza de trabajo a temperatura ambiente.
5. El método de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el enfriamiento de la pieza de trabajo recocida en beta comprende enfriar la pieza de trabajo a una temperatura en o cerca de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo.
6. El método de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el recocido en beta de la pieza de trabajo comprende calentar la pieza de trabajo a una temperatura de recocido en beta en un intervalo de la temperatura de transus beta de la aleación de titanio hasta 166,7 °C (300 °F) por encima de la temperatura transus beta de la aleación de titanio.
7. El método de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que el recocido en beta de la pieza de trabajo comprende calentar la pieza de trabajo a una temperatura de recocido durante un tiempo dentro del intervalo de 5 minutos a 24 horas.
8. El método de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que comprende además deformar plásticamente la pieza de trabajo a una temperatura de deformación plástica en el campo de fase beta de la aleación de titanio antes de enfriar la pieza de recocido en beta.
9. El método de la reivindicación 8, en el que la deformación plástica de la pieza de trabajo a una temperatura de deformación plástica en el campo de fase beta de la aleación de titanio comprende al menos uno de estirado, forjado alterado y forjado de múltiples ejes de alta tasa de deformación de la pieza de trabajo.
10. El método de la reivindicación 8, en el que la temperatura de deformación plástica está en un intervalo de la temperatura transus beta de la aleación de titanio hasta 166,7 °C (300 °F) por encima de la temperatura transus beta de la aleación de titanio.
11. El método de la reivindicación 8, en el que la deformación plástica de la pieza de trabajo comprende un forjado de múltiples ejes de alta tasa de deformación, y en donde el enfriamiento de la pieza de trabajo comprende un forjado de múltiples ejes de alta tasa de deformación de la pieza a medida que la pieza de trabajo se enfría a la temperatura de forjado de la pieza en el campo de fase alfa+beta de la aleación de titanio.
12. El método de la reivindicación 8, en el que deformar plásticamente la pieza de trabajo comprende forjar la pieza de trabajo en una deformación beta en el intervalo de 0,1 a 0,5.
13. El método de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que la temperatura de forjado de la pieza está en un intervalo de 55,6 °C (100 °F) por debajo de la temperatura transus beta de la aleación de titanio a 388,9 °C (700 °F) por debajo de la temperatura transus beta de la aleación de titanio.
14. El método de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que comprende, además, etapas de forjado en prensa sucesivas intermedias, que permiten que la región interna de la pieza de trabajo calentada adiabáticamente se enfríe a una temperatura en o cerca de la temperatura de forjado de la pieza en el intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo y el calentamiento de la superficie exterior de la pieza de trabajo a una temperatura en o cerca de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo en el intervalo de temperatura de forjado de la pieza de trabajo.
15. El método de la reivindicación 14, en el que la región interna calentada adiabáticamente de la pieza de trabajo se deja enfriar durante un tiempo de enfriamiento de la región interna en el intervalo de 5 segundos a 120 segundos.
16. El método de la reivindicación 14, en el que el calentamiento de la superficie exterior de la pieza de trabajo comprende calentamiento usando uno o más de calentamiento por llama, calentamiento de horno de caja, calentamiento por inducción y calentamiento por radiación.
17. El método de la reivindicación 14, en el que las matrices de un forjado usadas para presionar la pieza de trabajo se calientan a una temperatura en un intervalo de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo a 55,6 °C (100 °F) por debajo de la temperatura de forjado de la pieza de trabajo.
18. El método de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que después de que se alcanza una deformación verdadera total de al menos 1,0 hasta menos de 3,5, la pieza de trabajo comprende un tamaño de grano de partículas alfa promedio en el intervalo de 4 |jm o menos.
19. El método de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que la repetición de al menos una de las etapas de forjado en prensa hasta que se alcanza una deformación verdadera total de al menos 1,0 hasta menos de 3,5 en la pieza de trabajo comprende forjar en prensa la pieza de trabajo a una segunda temperatura de forjado de pieza de trabajo, en donde la segunda temperatura de forjado de la pieza de trabajo está dentro del campo de fase alfa+beta de la aleación de titanio de la pieza de trabajo, y en donde la temperatura de forjado de la segunda pieza de trabajo es más baja que la temperatura de forjado de la pieza de trabajo.
ES13812249T 2012-12-14 2013-11-26 Métodos para procesar aleaciones de titanio Active ES2717651T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/714,465 US9206497B2 (en) 2010-09-15 2012-12-14 Methods for processing titanium alloys
PCT/US2013/071801 WO2014093009A1 (en) 2012-12-14 2013-11-26 Methods for processing titanium alloys

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2717651T3 true ES2717651T3 (es) 2019-06-24

Family

ID=49880954

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES13812249T Active ES2717651T3 (es) 2012-12-14 2013-11-26 Métodos para procesar aleaciones de titanio

Country Status (23)

Country Link
EP (1) EP2931930B1 (es)
JP (2) JP6366601B2 (es)
KR (1) KR102001279B1 (es)
CN (1) CN104797723B (es)
AU (2) AU2013360096B2 (es)
BR (1) BR112015010745A8 (es)
CA (1) CA2886994C (es)
DK (1) DK2931930T3 (es)
ES (1) ES2717651T3 (es)
HK (1) HK1212400A1 (es)
HU (1) HUE042474T2 (es)
IL (2) IL238169B (es)
IN (1) IN2015DN02904A (es)
MX (1) MX368287B (es)
NZ (1) NZ707000A (es)
PL (1) PL2931930T3 (es)
PT (1) PT2931930T (es)
RU (2) RU2688109C2 (es)
SG (2) SG10201704857RA (es)
TR (1) TR201904960T4 (es)
TW (1) TWI602930B (es)
UA (1) UA115157C2 (es)
WO (1) WO2014093009A1 (es)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3024160B1 (fr) * 2014-07-23 2016-08-19 Messier Bugatti Dowty Procede d'elaboration d`une piece en alliage metallique
JP6655937B2 (ja) 2015-10-08 2020-03-04 日立金属株式会社 回転鍛造により鍛造物を製造する方法および装置
RU2647071C2 (ru) * 2016-07-14 2018-03-13 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") Способ термомеханической обработки титановых сплавов
JP6823827B2 (ja) 2016-12-15 2021-02-03 大同特殊鋼株式会社 耐熱Ｔｉ合金及びその製造方法
RU2681033C2 (ru) * 2017-05-12 2019-03-01 Хермит Эдванст Технолоджиз ГмбХ Способ получения заготовки из титановых сплавов для изделий, испытывающих переменные механические нагрузки
RU2664346C1 (ru) * 2017-05-12 2018-08-16 Хермит Эдванст Технолоджиз ГмбХ Способ получения заготовки из титановых сплавов для изделий, испытывающих переменные механические нагрузки
CN108754371B (zh) * 2018-05-24 2020-07-17 太原理工大学 一种细化近α高温钛合金晶粒的制备方法
CN109554639B (zh) * 2018-12-14 2021-07-30 陕西科技大学 一种高铌TiAl合金片层结构细化的方法
CN109778009A (zh) * 2019-03-24 2019-05-21 杭州辰卓科技有限公司 一种包含耐钛火双相（α+β）和高阻尼性能的钛合金
WO2021181101A1 (en) * 2020-03-11 2021-09-16 Bae Systems Plc Method of forming precursor into a ti alloy article
CN112191785B (zh) * 2020-08-28 2021-12-10 中国科学院金属研究所 一种高品质钛合金大规格棒材的锻造工艺

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5442847A (en) * 1994-05-31 1995-08-22 Rockwell International Corporation Method for thermomechanical processing of ingot metallurgy near gamma titanium aluminides to refine grain size and optimize mechanical properties
RU2134308C1 (ru) * 1996-10-18 1999-08-10 Институт проблем сверхпластичности металлов РАН Способ обработки титановых сплавов
CN1159472C (zh) * 2001-09-04 2004-07-28 北京航空材料研究院 钛合金准β锻造工艺
US7008491B2 (en) * 2002-11-12 2006-03-07 General Electric Company Method for fabricating an article of an alpha-beta titanium alloy by forging
US20050145310A1 (en) * 2003-12-24 2005-07-07 General Electric Company Method for producing homogeneous fine grain titanium materials suitable for ultrasonic inspection
RU2364660C1 (ru) * 2007-11-26 2009-08-20 Владимир Валентинович Латыш Способ получения ультрамелкозернистых заготовок из титановых сплавов
RU2393936C1 (ru) * 2009-03-25 2010-07-10 Владимир Алексеевич Шундалов Способ получения ультрамелкозернистых заготовок из металлов и сплавов
US8613818B2 (en) * 2010-09-15 2013-12-24 Ati Properties, Inc. Processing routes for titanium and titanium alloys

Also Published As

Publication number Publication date
AU2017203311C1 (en) 2018-04-12
PT2931930T (pt) 2019-04-02
IN2015DN02904A (es) 2015-09-11
RU2017140315A (ru) 2019-02-12
CA2886994A1 (en) 2014-06-19
HK1212400A1 (en) 2016-06-10
KR102001279B1 (ko) 2019-07-17
CN104797723A (zh) 2015-07-22
EP2931930A1 (en) 2015-10-21
EP2931930B1 (en) 2019-01-09
AU2013360096A1 (en) 2015-05-07
JP2019007080A (ja) 2019-01-17
RU2688109C2 (ru) 2019-05-17
JP6734890B2 (ja) 2020-08-05
CA2886994C (en) 2020-03-24
NZ707000A (en) 2019-09-27
BR112015010745A2 (pt) 2017-07-11
IL257905B (en) 2018-10-31
AU2013360096B2 (en) 2017-04-06
IL238169B (en) 2018-04-30
PL2931930T3 (pl) 2019-07-31
RU2015128288A (ru) 2017-01-25
SG10201704857RA (en) 2017-07-28
KR20150095613A (ko) 2015-08-21
HUE042474T2 (hu) 2019-07-29
RU2017140315A3 (es) 2019-02-12
SG11201503654RA (en) 2015-06-29
MX2015004870A (es) 2015-07-21
AU2017203311B2 (en) 2018-01-04
CN104797723B (zh) 2017-11-17
JP2016503126A (ja) 2016-02-01
RU2637446C2 (ru) 2017-12-04
MX368287B (es) 2019-09-27
AU2017203311A1 (en) 2017-06-08
UA115157C2 (uk) 2017-09-25
TW201439333A (zh) 2014-10-16
TR201904960T4 (tr) 2019-05-21
DK2931930T3 (en) 2019-03-18
JP6366601B2 (ja) 2018-08-01
WO2014093009A1 (en) 2014-06-19
BR112015010745A8 (pt) 2017-10-03
TWI602930B (zh) 2017-10-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2717651T3 (es) Métodos para procesar aleaciones de titanio
US9624567B2 (en) Methods for processing titanium alloys
JP6109738B2 (ja) チタンおよびチタン合金の処理経路
ES2674357T3 (es) Procesamiento termomecánico de aleaciones alfa-beta de titanio