Conseils pour l'usinage CNC du titane :Aéronautique et plus

Avec son excellent rapport résistance/poids et sa résistance à la corrosion, le titane est l'un des métaux les plus utiles et les plus populaires pour les ingénieurs industriels, les architectes et les concepteurs de produits de consommation. Il porte le nom des Titans de la mythologie grecque antique, après tout, et il porte généralement bien son nom.

Le titane a des propriétés matérielles souhaitables et il est également relativement facile à travailler. Il est soudable (sous atmosphère inerte) et il peut être usiné CNC comme l'acier inoxydable. Il est également propice à pratiquement toutes les finitions de surface procédés :le grenaillage, le revêtement en poudre et l'électrophorèse produisent tous de bons résultats lorsqu'ils sont appliqués sur du titane. Bien sûr, il existe des métaux avec un degré d'usinabilité plus élevé que le titane, mais le titane offre une bonne combinaison de formabilité et de performances mécaniques.

Cela dit, concevoir et fabriquer des pièces en titane n'est pas toujours le même que pour des pièces en aluminium ou des pièces réalisées à partir de matériaux à faible coût. Et comme les ébauches en titane coûtent environ 10 fois plus cher que l'aluminium 6061, vous voudrez vous assurer que vos pièces sont bien faites du premier coup.

Cet article traite des bases de l'usinage CNC du titane, y compris les applications les plus appropriées, les considérations d'usinage et les options de finition de surface.

Qu'est-ce que le titane ?

Le titane est un métal de transition brillant découvert au Royaume-Uni au 18ème siècle. Il a un aspect argenté et, malgré sa faible densité, est extrêmement résistant. Cela en fait un produit précieux dans les industries où l'allègement est particulièrement important.

En plus de son bon rapport résistance/poids, le titane est également très résistant à la corrosion - de l'eau de mer, du chlore et des acides - et est non toxique même en grande quantité. Cela le rend particulièrement utile dans le monde médical, pour les implants et autres dispositifs médicaux.

Dans l'industrie manufacturière, le titane est souvent allié à des éléments comme le fer, l'aluminium et le vanadium.

Pourquoi utiliser du titane ?

Malgré son prix élevé, le titane est un matériau incroyablement populaire. Les raisons d'utiliser le titane incluent :

• Haute résistance
• Résistance à la corrosion
• Bon rapport résistance/poids
• Ductilité
• Bonne usinabilité
• Options de traitement de surface
• Recyclable

Pour ces raisons, le titane est régulièrement utilisé dans des industries telles que l'aérospatiale, l'automobile et le médical.

Les pièces aérospatiales en titane comprennent les pièces de moteur d'avion, les pièces de cellule, les rotors et les aubes de compresseur. En fait, l'aérospatiale est le moteur de la production de titane :les deux tiers de tout le titane produit dans le monde sont destinés aux moteurs et aux cellules d'avions.

Dans le monde médical, les pièces en titane comprennent les implants chirurgicaux (tels que les prothèses de hanche à long terme) et les instruments. Le métal est également utilisé pour des articles comme des fauteuils roulants et des béquilles.

Pourquoi usiner le titane CNC ?

Pour obtenir les pièces en titane les plus précises et les plus abordables, l'usinage CNC est presque toujours la meilleure technique de fabrication. Pour comprendre pourquoi, examinons les alternatives.

Les fabricants fabriquent rarement des pièces en titane par moulage . En effet, le titane chauffé réagit violemment avec l'oxygène et de nombreux matériaux réfractaires utilisés dans la coulée contiennent des traces d'oxygène.

Une solution de contournement consiste à utiliser un moulage en graphite damé - en utilisant un moulage en graphite sans oxygène - mais cela produit des pièces avec une texture de surface très rugueuse qui ne convient pas à la plupart des applications médicales, aérospatiales et industrielles. Il est également possible de réaliser des pièces en titane par coulée à cire perdue, mais cela nécessite une chambre à vide.

Une option plus récente est l'utilisation de la fabrication additive pour les pièces en titane. Une poignée d'impression 3D technologies, telles que la fusion laser sélective (SLM), la fusion par faisceau d'électrons (EBM) et le dépôt direct d'énergie (DED), peuvent traiter des matériaux d'impression 3D en titane. Cependant, ces systèmes d'impression 3D sont très coûteux et de nombreuses industries n'ont pas encore certifié le titane imprimé en 3D pour les pièces d'utilisation finale critiques pour la sécurité.

Comparé aux alternatives, l'usinage CNC est un moyen précis, sûr, polyvalent et abordable de fabriquer des pièces en titane.

Éléments à prendre en compte lors de l'usinage du titane

Le titane est un excellent matériau pour de nombreuses applications, mais il possède ses propres caractéristiques uniques qui doivent être respectées lors du processus d'usinage CNC. Les éléments à prendre en compte lors de l'usinage du titane incluent :

Accumulation de chaleur

Les alliages de titane peuvent être plus durs que les matériaux d'usinage courants comme les alliages d'aluminium. Cela peut entraîner une usure accrue de l'outil et, simultanément, une accumulation de chaleur accrue au point de contact.

Pour ces alliages de titane plus durs, il peut être nécessaire de réduire le régime de la machine CNC tout en utilisant une charge de copeaux plus importante. Un liquide de refroidissement à haute pression peut également alléger la pression sur vos outils de coupe et aider à produire des pièces en titane de meilleure qualité.

Certains titanes commercialement purs (grades 1 à 2) peuvent être moins susceptibles de générer un excès de chaleur, mais des précautions doivent tout de même être prises.

Gaulant

Un problème plus important avec le titane commercialement pur que les alliages de titane est le grippage et les arêtes rapportées.

Les grades de titane 1 et 2 peuvent devenir gommeux lors de l'usinage et finir par coller à l'outil de coupe. Cependant, cela peut être atténué en utilisant un liquide de refroidissement à haute pression et en assurant une élimination rapide des copeaux.

Le fait de ne pas résoudre ce problème peut également aggraver le problème de l'accumulation de chaleur, accélérant l'émoussement des outils de coupe.

Serrage

Le titane et ses alliages usinables sont moins rigides que les autres métaux courants et nécessitent donc une prise ferme lors de l'usinage CNC.

En plus d'une configuration de machine rigide, il peut être avantageux de maintenir un mouvement constant de l'outil sans interrompre la coupe.

Finitions de surface pour titane usiné

Les pièces en titane usinées CNC peuvent être améliorées avec une variété de traitements de finition de surface - à des fins fonctionnelles ou esthétiques.

Les finitions de surface incluent :

• Lissage
• Polissage
• Grenaillage
• Brossage
• Peinture
• Chromage
• Métallisation
• Revêtement PVD
• Revêtement en poudre
• Électrophorèse

Nuances de titane courantes

Qualité titane	Force	Résistance à la corrosion	Formabilité	Utilisations
1	Faible	Élevé	Élevé	Cellules, échangeurs de chaleur
2	Moyen	Élevé	Élevé	Cellules, moteurs d'avions, marine
3	Élevé	Élevé	Moyen	Cellules, moteurs d'avion
4	Élevé	Élevé	Moyen	Cellules, moteurs d'avions, médical, hydraulique
5 (6AL-4V)	Moyen	Élevé	Élevé	Cellules, turbomoteurs, médical

3ERP est un fournisseur respecté de services d'usinage CNC et possède une grande expérience dans la production de pièces et de prototypes en titane. Obtenez un devis gratuit maintenant.