En raison de son faible poids, de sa grande durabilité et de sa grande résistance, le titane est un matériau utilisé dans une grande variété d'applications dans tous les secteurs, notamment l'automobile, l'aérospatiale, la marine et l'armée. En raison de la dureté et de la résistance inégalées du métal, il est régulièrement classé comme l'un des types de métal les plus recherchés au monde. Parce qu'il a un faible coefficient de frottement et une grande résistance à l'usure, le métal est un excellent choix pour les applications soumises à des niveaux de contrainte élevés. Il est difficile de façonner ce métal à l'aide des techniques d'usinage conventionnelles en raison de ses caractéristiques exceptionnelles, qui incluent un haut degré de dureté et une mauvaise conductivité thermique.
L'utilisation de l'usinage à commande numérique par ordinateur (CNC), une procédure précise qui permet de sculpter le titane dans des formes et des tailles complexes tout en maintenant une tolérance spécifique, devient pertinente à ce stade. Il s'agit d'une procédure spéciale qui doit être effectuée avec beaucoup de soin pour obtenir la plus grande précision possible.
Le grenaillage, le revêtement en poudre et l'électrophorèse sont toutes des procédures qui donnent d'excellents résultats lorsqu'elles sont appliquées au titane. Le titane est un matériau favorable à pratiquement toutes les méthodes de finition de surface. Le titane peut ne pas avoir le plus haut degré d'usinabilité par rapport aux autres métaux. Pourtant, il présente un excellent équilibre entre sa capacité à être formé et ses performances dans les applications mécaniques.
Développer et fabriquer des composants en titane n'est pas nécessairement comparable à concevoir et fabriquer des composants en aluminium ou des composants fabriqués à partir de matériaux à faible coût. De plus, les ébauches en titane sont environ dix fois plus chères que les ébauches en aluminium fabriquées à partir de 6061, vous voudrez donc être sûr que les pièces que vous créez sont parfaites du premier coup.
Cet article présente les fondamentaux de Usinage CNC du titane, couvrant des sujets tels que les avantages de l'usinage CNC du titane, la motivation derrière l'usinage CNC du titane, les applications les mieux adaptées, les implications de l'usinage et les options de finition de surface disponibles.
Introduction au titane
Le titane métallique, désigné par le symbole Ti et auquel est attribué le numéro atomique 22, est un métal de transition brillant de couleur argent. Il a une faible densité et une excellente résistance. Il fait partie des métaux les plus solides pour sa résistance à la fatigue exceptionnelle, sa résistance supérieure à la corrosion et son faible poids. Il est souvent utilisé dans l'aviation, la santé, les forces armées, l'énergie nucléaire et l'industrie pétrolière. Largement utilisé dans la fabrication, le titane est généralement allié à d'autres éléments, notamment le fer, l'aluminium et le vanadium.
Avantages de l'usinage CNC en titane
Le titane représente l'un des métaux que l'on peut trouver en plus grande abondance dans la croûte terrestre. Les caractéristiques suivantes de ce métal contribuent à la popularité de l'usinage CNC du titane parmi les entreprises avec lesquelles nous travaillons dans le secteur.
- Le titane est un métal résistant à la corrosion, biocompatible avec les organismes vivants et non toxique. En raison de ces deux caractéristiques, c'est une excellente option pour une utilisation dans le domaine médical.
- Les composants en titane ne sont pas magnétiques et ont un rapport résistance/poids supérieur à celui des autres métaux.
- Ce métal ne présente pas de propriétés magnétiques et possède une grande résistance à l'oxydation.
- Le titane est un métal polyvalent qui peut être facilement allié à d'autres éléments tels que le fer, le vanadium, le molybdène, l'aluminium et le nickel pour former des composants métalliques durables.
- Le fait que le métal puisse être recyclé indéfiniment en fait un bon matériau pour l'environnement.
- Parce que le titane est si durable, les composants usinés CNC sont souvent utilisés dans des applications où les pièces peuvent être soumises à des conditions hostiles.
Pourquoi considérer la machine CNC Titanium ?
L'usinage CNC sera presque toujours la technologie de production supérieure à utiliser pour obtenir les composants en titane les plus précis et les plus rentables. Examinons d'autres possibilités pour vous aider à comprendre pourquoi.
La coulée de composants en titane est une méthode de fabrication unique. En effet, l'oxygène et le titane chaud réagissent violemment lorsqu'ils sont combinés. De nombreux matériaux réfractaires utilisés dans la coulée contiennent de petites quantités d'oxygène.
L'utilisation d'un moulage en graphite damé, qui implique un moulage en graphite sans oxygène, est une solution de contournement qui peut être utilisée ; cependant, cela se traduit par la réalisation de composants présentant une rugosité de surface très rugueuse inadaptée à la plupart des applications médicales, aéronautiques et industrielles. La méthode de coulée à la cire perdue peut également être utilisée pour produire des composants en titane ; cependant, pour ce faire, une chambre à vide est nécessaire.
L'utilisation de la fabrication additive ou de l'impression 3D pour la production de composants en titane est une alternative plus récente. Il existe quelques procédés d'impression 3D différents capables de traiter des matériaux d'impression 3D en titane, notamment la fusion laser sélective, la fusion par faisceau d'électrons et le dépôt direct d'énergie. Malheureusement, ces équipements d'impression 3D sont plutôt chers et de nombreux secteurs n'ont pas encore approuvé l'utilisation du titane imprimé en 3D pour les articles d'utilisation finale qui nécessitent un niveau de sécurité élevé.
Comparé aux autres options, l'usinage CNC est une méthode efficace pour fabriquer des composants en titane qui est également sûre, flexible et peu coûteuse.
Choses à réaliser lors de l'usinage du titane
Le titane est un matériau fantastique qui peut être utilisé dans une grande variété de contextes, mais il possède son propre ensemble de qualités distinctives qui doivent être prises en compte tout au long du processus d'usinage CNC. Lors de l'usinage du titane, certaines choses à garder à l'esprit sont les suivantes :
Accumulation de chaleur
Les alliages de titane ont une dureté plus élevée que d'autres matériaux couramment usinés, tels que les alliages d'aluminium. Pour cette raison, une usure plus élevée de l'outil et une accumulation de chaleur accrue au site de contact sont deux résultats possibles.
En raison de la dureté accrue de certains alliages de titane, il peut être nécessaire de ralentir le régime de la machine CNC lorsque la charge de copeaux augmente. En plus de réduire la charge sur vos outils de coupe, un liquide de refroidissement à haute pression peut aider à la production de composants en titane de meilleure qualité.
Même s'il est possible que moins de chaleur soit générée par certaines formes de titane économiquement pures (grades 1-2), des mesures de sécurité doivent toujours être mises en œuvre.
Exaspérant
Le grippage et les arêtes rapportées sont deux problèmes plus fréquents avec le titane pur qu'avec les alliages de titane.
Les grades de titane 1 et 2 ont tendance à devenir gommeux pendant le processus d'usinage, ce qui peut les faire adhérer à l'outil de coupe. Néanmoins, ce risque peut être réduit en utilisant un liquide de refroidissement à haute pression et en garantissant une évacuation des copeaux aussi rapide que possible.
Si vous ne gérez pas ce problème, cela pourrait aggraver le problème d'accumulation de chaleur, ce qui accélérerait le processus de perte d'efficacité des outils de coupe.
Serrage
Le titane et les alliages qui peuvent être usinés à partir de celui-ci sont moins flexibles que les autres métaux couramment utilisés. Par conséquent, l'usinage CNC de ces matériaux nécessite une prise en main plus ferme.
En plus d'établir une machine rigide, il pourrait être avantageux de maintenir l'outil dans un état de mouvement continu sans provoquer l'interruption de la coupe.
Finitions de surface disponibles pour le titane usiné
Pour améliorer les propriétés fonctionnelles et esthétiques de Pièces en titane usinées CNC, il s'accompagne généralement d'une grande variété d'opérations de finition de surface, notamment :
- Revêtement en poudre
- Microbillage
- Polissage
- Peinture
- Lissage
- Électrophorèse
- Chromage
- Brossage
- Métallisation
- Revêtement PVD
Principales qualités de matériaux en titane
| Noter | Formabilité | Force | Tolérance à la corrosion | Applications |
| 1 | Haute | Bas | Haute | Échangeurs de chaleur, Composants de cellule, Tubes de condenseur, récipients cryogéniques |
| 2 | Haute | Moyen | Haute | Médical, Aéronautique, Marine |
| 3 | Moyen | Haute | Haute | Moteurs d'avions, Cellules |
| 4 | Moyen | Haute | Haute | Médical, Hydraulique, Cellules, moteurs d'avions |
| 5 (6AL-4V) | Haute | Moyen | Haute | Moteurs à turbine, Aéronautique |
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