Usinage du titane :trouver les bons outils de fraisage pour les superalliages

Malgré ses exigences en matière d'usinage, l'adoption du titane dans tous les segments de fabrication est difficile à ignorer. Apprenez à maîtriser le travail du titane et augmentez la rentabilité de votre boutique.

Le titane et ses divers alliages continuent de gagner en popularité. Les fabricants de l'aérospatiale utilisent du titane dans les moteurs à réaction, les trains d'atterrissage et partout où un matériau solide mais léger est nécessaire. Les fabricants fabriquant des équipements de production d'électricité et de traitement chimique admirent sa résistance à la corrosion. Grâce à sa biocompatibilité, les fabricants de dispositifs médicaux utilisent le titane dans tout, des articulations de la hanche aux instruments chirurgicaux. Si vous êtes un golfeur doué, vous pourriez avoir un ensemble de clubs avec des têtes en titane super solides et faciles à balancer. En termes simples, le titane est le métal parfait pour une variété d'applications.

Malheureusement, les mêmes attributs qui font du titane un métal parfait en font également un ours parfait à couper. L'usure des outils peut être élevée lors de l'usinage de la plupart des alliages de titane, en particulier ceux contenant de grandes quantités de chrome et de molybdène. Sans arête vive, les outils ont tendance à « rebondir » sur sa surface, provoquant des frottements. Si vous vous arrêtez au milieu de la coupe, l'écrouissage est quasi immédiat. Et une fois qu'un outil a commencé à s'émousser, l'accumulation de chaleur dans la zone de coupe augmente rapidement, ce qui complique encore la situation.

Le titane peut être maîtrisé. Le succès commence avec le bon outil. N'essayez pas d'usiner du titane avec une fraise ou une perceuse à usage général. Les fabricants d'outils de coupe se sont donné beaucoup de mal pour développer des géométries et des revêtements spécifiques au titane. Explorons-en quelques-uns.

 Saviez-vous que le titane peut prendre feu pendant le fraisage ? Lisez "8 faits que vous ne savez peut-être pas sur le fraisage du titane".

Types d'outils pour l'ébauche, le fraisage et le perçage des superalliages

Les fraises indexables à angle de coupe positif qui utilisent une méthode de verrouillage sécurisé et des plaquettes tranchantes avec une préparation douce des arêtes sont le premier choix pour l'ébauche. Recherchez des fraises en bout avec des angles d'hélice variables pour briser les harmoniques qui conduisent au broutage. Un revêtement multiphase résistant tel que AlTiN, TiCN ou TiAlN appliqué à un carbure de qualité inférieure au micron est souvent le meilleur choix, tout comme un relief de goujure excentrique pour fournir le bord le plus solide possible.

Lors du perçage, un outil en carbure à point de partage à 135 degrés est préféré, de préférence avec l'un des revêtements multiphases qui viennent d'être décrits. Utilisez toujours du liquide de refroidissement dans l'outil. Étant donné que la vitesse d'avance par dent avec le titane est inférieure à celle utilisée sur des matériaux plus tolérants, les fraises en bout avec goujures supplémentaires offrent des taux d'enlèvement de copeaux plus élevés.

Avec Titanium, vous avez besoin de solutions de maintien de travail de premier ordre

De bons outils de coupe en carbure sont très importants, mais il y a plus à penser avec un matériau aussi compliqué à travailler que le titane, y compris le maintien de la pièce, le maintien de l'outil et la programmation. Ce matériau peut transformer la moindre faiblesse en une faible durée de vie de l'outil et créer des processus très imprévisibles. Voici quelques-unes des autres cases que vous devrez vérifier avec l'usinage du titane.

Le titane est accrocheur. Lors de l'utilisation d'une pince de serrage standard de style ER ou comparable, l'extraction de l'outil et le rebut de la pièce qui en résulte sont presque assurés. Le fabricant d'outils Haimer a concédé sous licence son système anti-arrachement Safe-Lock à Sandvik Coromant, Kennametal et d'autres destinés aux outils de coupe ronds. Il utilise une rainure spécialement meulée qui s'engage avec une goupille de verrouillage interne pour maintenir les outils de coupe en sécurité, peu importe ce que vous coupez.

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Un faux-rond excessif de l'outil est problématique avec n'importe quel matériau, mais le devient de plus en plus avec le titane et d'autres superalliages. Pour les opérations d'ébauche, un système Safe-Lock ou un système concurrent fonctionne bien, mais la semi-finition et la finition nécessitent un porte-outil fretté ou un mandrin de fraisage hydraulique. Gardez les outils aussi courts que possible et assurez-vous que votre broche, vos porte-outils et vos boutons de retenue sont correctement entretenus.

Le titane est un mauvais conducteur de chaleur, donc :

• Inonder le matériau avec une quantité abondante de liquide de coupe.
• Utilisez des techniques de programmation similaires à celles utilisées pour l'usinage à grande avance.
• Utilisez un engagement constant de la fraise, des stratégies d'amincissement des copeaux et des trajectoires de fraise trochoïdales qui entrent et sortent progressivement de la pièce (pour minimiser les chocs sur la fraise et la machine-outil).
• Évitez d'enterrer l'outil dans un coin.

Assurez-vous d'utiliser la bonne quantité et le bon type de liquide de coupe. Une huile soluble dans l'eau ou un fluide semi-synthétique offre le meilleur mélange de lubrification et d'évacuation de la chaleur. Trouvez-en un avec des additifs extrême pression pour améliorer la durée de vie de l'outil. Gardez-les propres, exempts d'huiles parasites et au PH équilibré, et utilisez la concentration recommandée. Si vous avez des capacités de refroidissement à haute pression, utilisez-les par tous les moyens.

Si vous vous demandez pourquoi votre machine n'est pas aussi productive que vous en avez besoin, il est peut-être temps d'évaluer vos porte-outils. Et si vous utilisez des porte-outils et des étaux bon marché, il est probablement temps de procéder à une mise à niveau. De même, si le propriétaire de l'atelier envisage d'acheter une nouvelle machine-outil, il est peut-être temps d'investir dans un centre d'usinage haut de gamme conçu spécifiquement pour les travaux exigeants.

Peut-être avez-vous essayé d'usiner du titane et décidé de vous en tenir à des métaux plus faciles comme l'acier et l'aluminium. Le superbe rapport résistance/poids du titane, sa résistance élevée à la chaleur et à la corrosion et ses excellentes propriétés mécaniques signifient qu'il est là pour le long terme. Si votre boutique veut rester compétitive, il est temps de maîtriser cet alliage important.​

Votre atelier coupe-t-il le titane avec succès ? À quel point cela a-t-il été difficile pour vous ? Partagez votre expérience.