Estudio de la formabilidad en caliente de aleaciones de titanio a través del ensayo de torsión y su aplicación a la optimización de procesos de forja y extrusión

Resumo

En el desarrollo de procesos de conformado en caliente, los productos metálicos deben cumplir los requer imientos
impuestos por las normas vigentes. En muchos casos, la microestructura requerida solo puede obtenerse
a través del procesamiento termomecánico. Con el titanio y sus aleaciones, se presenta la dificultad
adicional de estrechos rangos de formabilidad en caliente.
En este trabajo se estudió la formabilidad de distintas aleaciones de titanio de calidad aeronáutica a través de
ensayos de compresión y torsión en caliente. Los resultados fueron utilizados para determinar el comportamiento
del material, con el objeto de optimizar variables operativas en procesos de forja y extrusión, como
temperatura de trabajo, velocidad de deformación, reducción de área, etc. Adicionalmente el ensayo de torsión
en caliente permitió simular rutas de procesamiento y estudiar las microestructuras resultantes, las que
fueron comparadas satisfactoriamente con las requeridas por las normas actuales. Al mismo tiempo se pudo
determinar la cantidad necesaria de reducción en el último paso de forjado para obtener dicha microestructura.
A partir de la información obtenida en los ensayos de formabilidad, y de los datos registrados en pruebas a
escala real realizadas en Ti Gr 2, se simularon distintos procesos de extrusión por elementos finitos (FE).
Para calibrar el modelo computacional fue también necesario medir la evolución de temperatura del material
durante la alimentación de la prensa y evaluar el comportamiento de los lubricantes disponibles. Finalmente,
el modelo permitió calcular con precisión la fuerza de extrusión requerida en el caso de los perfiles ensayados
experimentalmente. De esta forma se pudo determinar la viabilidad de la extrusión de diferentes perfiles
optimizando las variables de operación requeridas para mantener la presión de extrusión dentro de la capacidad
operativa de la prensa y al mismo tiempo obtener las propiedades y microestructuras requeridas por las
normas vigentes.
Palabras clave: formabilidad / trabajabilidad, extrusión, torsión en caliente, Ti-6Al-4V, procesamiento termomecánico.