Debido a su bajo peso, alta durabilidad y alta resistencia, el titanio es un material utilizado en una amplia variedad de aplicaciones en todos los sectores, incluidos el automotriz, aeroespacial, marítimo y militar. Debido a la dureza y resistencia incomparables del metal, se clasifica constantemente como uno de los tipos de metal más deseables del mundo. Debido a que tiene un bajo coeficiente de fricción y una gran resistencia al desgaste, el metal es una excelente opción para aplicaciones sujetas a altos niveles de estrés. Es difícil dar forma a este metal con técnicas de mecanizado convencionales debido a sus excepcionales características, que incluyen un alto grado de dureza y una baja conductividad térmica.
El uso del mecanizado controlado numéricamente por computadora (CNC), un procedimiento preciso que permite tallar el titanio en formas y tamaños complicados mientras se mantiene una tolerancia específica, se vuelve relevante en este punto. Es un procedimiento especial que debe realizarse con sumo cuidado para lograr la mayor precisión posible.
El granallado, el recubrimiento en polvo y la electroforesis son procedimientos que brindan excelentes resultados cuando se aplican al titanio. El titanio es un material favorable a prácticamente todos los métodos de acabado de superficies. Es posible que el titanio no tenga el mayor grado de maquinabilidad en comparación con otros metales. Aún así, tiene un excelente equilibrio entre su capacidad para formarse y su rendimiento en aplicaciones mecánicas.
El desarrollo y la fabricación de componentes hechos de titanio no es necesariamente comparable con el diseño y la fabricación de componentes hechos de aluminio o componentes fabricados con materiales de bajo costo. Además, los espacios en blanco de titanio son alrededor de diez veces más caros que los espacios en blanco de aluminio fabricados con 6061, por lo que querrá asegurarse de que las piezas que cree sean perfectas la primera vez.
Este artículo presenta los fundamentos de titanio mecanizado CNC, cubriendo temas como las ventajas del mecanizado CNC de titanio, la motivación detrás del mecanizado CNC de titanio, las aplicaciones que mejor se adaptan, las implicaciones del mecanizado y las opciones de acabado superficial disponibles.
Introducción al titanio
El titanio metálico, indicado con el símbolo Ti y al que se le asigna el número atómico 22, es un metal de transición brillante de color plateado. Tiene una baja densidad y excelente resistencia. Es uno de los metales más fuertes por su extraordinaria resistencia a la fatiga, su superior resistencia a la corrosión y su bajo peso. A menudo se usa en la aviación, la atención médica, las fuerzas armadas, la energía nuclear y la industria petrolera. Usado ampliamente en la fabricación, el titanio generalmente se alea con otros elementos, incluidos el hierro, el aluminio y el vanadio.
Beneficios del mecanizado CNC de titanio
El titanio representa uno de los metales que puede encontrarse en mayor abundancia en la corteza del planeta. Las siguientes características de este metal contribuyen a la popularidad del mecanizado CNC de titanio entre las empresas con las que trabajamos en el sector.
- El titanio es un metal resistente a la corrosión, biocompatible con los organismos vivos y no tóxico. Por estas dos características, es una excelente opción para su uso en el campo médico.
- Los componentes de titanio no son magnéticos y tienen una mayor relación resistencia-peso que otros metales.
- Este metal no presenta propiedades magnéticas y tiene una gran resistencia a la oxidación.
- El titanio es un metal versátil que se puede alear fácilmente con otros elementos como hierro, vanadio, molibdeno, aluminio y níquel para formar componentes metálicos duraderos.
- El hecho de que el metal se pueda reciclar indefinidamente lo convierte en un buen material para el medio ambiente.
- Debido a que el titanio es tan duradero, los componentes mecanizados por CNC a menudo se utilizan en aplicaciones en las que las piezas pueden estar sujetas a condiciones hostiles.
¿Por qué considerar la máquina CNC de titanio?
El mecanizado CNC casi siempre será la tecnología de producción superior que se utilizará para lograr los componentes de titanio más precisos y rentables. Veamos otras posibilidades para ayudarte a entender por qué.
La fundición de componentes de titanio es un método de fabricación único. Esto se debe a que el oxígeno y el titanio caliente reaccionan violentamente cuando se combinan. Muchos materiales refractarios utilizados en la fundición incluyen pequeñas cantidades de oxígeno.
El uso de fundición de grafito apisonada, que implica una fundición de grafito libre de oxígeno, es una solución alternativa que se puede utilizar; sin embargo, esto da como resultado la producción de componentes con una rugosidad superficial muy rugosa que no es adecuada para la mayoría de las aplicaciones médicas, aeronáuticas e industriales. El método de fundición a la cera perdida también se puede utilizar para producir componentes de titanio; sin embargo, para hacerlo, se requiere una cámara de vacío.
El uso de fabricación aditiva o impresión 3D para la producción de componentes de titanio es una alternativa más reciente. Hay algunos procesos de impresión 3D diferentes capaces de procesar materiales de impresión 3D de titanio, incluida la fusión selectiva por láser, la fusión por haz de electrones y la deposición directa de energía. Desafortunadamente, estos equipos de impresión 3D son bastante caros y muchos sectores aún no han aprobado el uso de titanio impreso en 3D para artículos de uso final que necesitan un alto nivel de seguridad.
Comparado con las otras opciones, el mecanizado CNC es un método eficiente para fabricar componentes de titanio que también es seguro, flexible y económico.
Cosas a tener en cuenta al mecanizar titanio
El titanio es un material fantástico que se puede utilizar en una amplia variedad de contextos, sin embargo, tiene su propio conjunto de cualidades distintivas que deben tenerse en cuenta durante todo el proceso de mecanizado CNC. Al mecanizar titanio, algunas cosas a tener en cuenta son las siguientes:
acumulación de calor
Las aleaciones de titanio tienen una mayor dureza que otros materiales comúnmente mecanizados, como las aleaciones de aluminio. Debido a esto, un mayor desgaste de la herramienta y una mayor acumulación de calor en el sitio de contacto son posibles resultados.
Debido a la mayor dureza de ciertas aleaciones de titanio, es posible que sea necesario reducir las RPM de la máquina CNC cuando se aumenta la carga de virutas. Además de reducir la carga de sus herramientas de corte, un refrigerante de alta presión puede ayudar en la producción de componentes de titanio de mejor calidad.
Incluso si existe la posibilidad de que ciertas formas económicamente puras de titanio (grados 1 y 2) generen menos calor, se deben implementar medidas de seguridad.
Mortificante
La excoriación y el recrecimiento del borde son dos problemas que prevalecen más con el titanio puro que con las aleaciones de titanio.
Los grados de titanio 1 y 2 tienden a volverse gomosos durante el proceso de mecanizado, lo que puede hacer que se adhieran a la herramienta de corte. No obstante, este riesgo puede reducirse utilizando un refrigerante a alta presión y garantizando que la eliminación de la viruta se produzca lo antes posible.
Si no maneja este problema, podría empeorar el problema de acumulación de calor, lo que aceleraría el proceso de que las herramientas de corte se vuelvan menos efectivas.
Sujeción de piezas
El titanio y las aleaciones que se pueden mecanizar a partir de él son menos flexibles que otros metales de uso común. Como resultado, el mecanizado CNC de estos materiales requiere un agarre más firme.
Además de establecer una máquina rígida, podría ser ventajoso mantener la herramienta en un estado de movimiento continuo sin que se interrumpa el corte.
Acabados de superficie disponibles para titanio mecanizado
Para mejorar las propiedades funcionales y estéticas de Piezas de titanio mecanizadas CNC, por lo general viene con una amplia variedad de operaciones de acabado de superficies, que incluyen:
- recubrimiento en polvo
- Granallado
- Pulido
- Cuadro
- Suavizado
- electroforesis
- cromado
- Cepillado
- metalizado
- recubrimiento PVD
Grados principales de materiales de titanio
| Calificación | Formabilidad | Fuerza | Tolerancia a la corrosión | Aplicaciones |
| 1 | Alto | Bajo | Alto | Intercambiadores de calor, componentes de fuselaje, Tubos de condensador, recipientes criogénicos |
| 2 | Alto | Medio | Alto | Industria médica, aeroespacial, marina |
| 3 | Medio | Alto | Alto | Motores de aviones, fuselajes |
| 4 | Medio | Alto | Alto | Medicina, Hidráulica, Fuselajes, Motores de aviones |
| 5 (6AL-4V) | Alto | Medio | Alto | Motores de turbina, Aeroespacial |
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