Usinage CNC Titane :alliages et pointes pour un métal résistant

Envisagez-vous que le titane soit le matériau de base de votre prochain design ? Ou peut-être avez-vous entendu parler des difficultés d'usinage des pièces en titane et ne savez-vous pas quelles nuances de titane peuvent être utilisées dans l'usinage CNC ? Si vous avez répondu oui à l'une de ces questions, vous êtes au bon endroit.

Le titane est un matériau magnifique et, en raison de ses propriétés exceptionnelles et de sa biocompatibilité élevée, il est largement utilisé dans les industries aérospatiale et biomédicale. Cependant, de la même manière que ses propriétés physiques rendent le titane formidable, elles affectent également le processus d'usinage CNC. Par rapport aux autres matériaux et métaux, le titane nécessite une procédure de fabrication bien planifiée et dédiée.

Cet article vous aidera à comprendre le processus d'usinage du titane, y compris la compréhension des propriétés de ce métal, certaines des nuances de titane que vous devriez considérer, et même quelques conseils sur sa manipulation.

Considérations pour l'usinage de pièces en titane

Le titane a gagné en popularité ces dernières années en raison de sa précieuse capacité à fabriquer des produits légers, à haute résistance et hautement résistants à la corrosion. Les pièces fabriquées à partir de titane ont tendance à durer plus longtemps tout en conservant de meilleures performances que les autres matériaux. De plus, le titane est non toxique.

Cependant, le titane n'est pas non plus parfait. C'est un mauvais conducteur thermique, et lorsque sa surface ne reçoit pas un traitement adéquat, elle peut être facilement endommagée. De plus, le processus d'usinage laisse généralement des marques de broutage.

Tout cela contribue à la mauvaise usinabilité du titane. Pourtant, heureusement, les machinistes du monde entier ont étudié les propriétés du titane par rapport à d'autres métaux et ont trouvé des moyens d'améliorer le processus de fabrication.

Par exemple, l'usinage du titane nécessite une stratégie prudente de dissipation de la chaleur. Pour résoudre ce problème, les experts en usinage CNC ont établi que l'augmentation du nombre de cannelures dans l'outil de coupe est efficace lors de l'usinage de pièces en titane. Quatre à six flûtes sont utilisées pour les autres métaux, mais le titane en nécessite souvent dix, voire plus.

De plus, pour faire face à la haute résistance et au mauvais refroidissement du titane, les machinistes utilisent des outils spéciaux revêtus de nitrure d'aluminium et de titane (TiAlN) ou de nitrure de titane et de carbo-nitrure (TiCN).

En résumé, les experts conseillent que la clé fondamentale de l'usinage du titane est la patience. Pour garder l'accumulation de chaleur sous contrôle, réduire le broutage à la fin de la surface, éviter d'endommager la pièce et assurer la sécurité du processus d'usinage, il est suggéré de ralentir à une vitesse de sécurité.

Les 10 nuances de titane les plus courantes pour l'usinage CNC

En raison de la demande croissante de titane, plusieurs nuances usinables ont été développées dans l'industrie. Ils sont différenciés en fonction de la teneur en titane pur et des autres éléments qu'ils contiennent, tels que l'oxygène, le palladium, le nickel ou le molybdène.

Les différents éléments d'alliage s'accompagnent de propriétés mécaniques différentes pour chaque nuance de titane, ce qui signifie que vous pouvez choisir la bonne nuance de titane pour votre application. Consultez le tableau suivant pour en savoir plus et mieux comprendre l'usinabilité du titane !

Tableau 1

Alliage/Niveau	Description	Avantages	Inconvénients	Applications
Grade 1 Titane commercialement pur à faible teneur en oxygène.	L'une des qualités de titane les plus couramment utilisées. C'est l'alliage de titane le plus ductile et le plus doux.	Excellentes formabilité et usinabilité relatives, résistance à la corrosion et résistance aux chocs.	Résistance inférieure par rapport aux autres nuances de titane.	Traitement chimique, dessalement, industrie médicale, pièces automobiles, structure de cellule.
Grade 2 Titane commercialement pur avec une teneur en oxygène standard.	Le titane pur, connu comme le cheval de bataille de l'industrie du titane.	Haute résistance à la corrosion, bonne soudabilité, résistance, ductilité et formabilité. Usinabilité relative élevée.	Pas aussi résistant que les autres grades de titane, mais plus résistant que le grade 1	Moteurs d'avions, traitement des hydrocarbures, fabrication de chlorate, industrie médicale.
Grade 3 Titane commercialement pur avec une teneur moyenne en oxygène.	Le grade 3 est le moins utilisé commercialement, mais il possède de bonnes propriétés mécaniques.	Haute résistance et résistance à la corrosion. Bonne usinabilité relative.	Moins de formabilité que les grades 1 et 2.	Industrie médicale, industrie maritime, structures aérospatiales.
Grade 4 Titane commercialement pur à haute teneur en oxygène.	Reconnu comme le plus fort des quatre grades commercialement purs.	Très haute résistance et résistance à la corrosion. Ok usinabilité relative.	Difficile à usiner, nécessite des vitesses lentes, un débit de liquide de refroidissement élevé et des vitesses d'alimentation élevées.	Récipients cryogéniques, échangeurs de chaleur, équipement CPI, matériel chirurgical, composants de cellule.
Grade 5 Alliage de titane – Ti6Al4V	C'est l'alliage de titane le plus couramment utilisé. Il contient 6 % d'aluminium et 4 % de vanadium.	Haute résistance à la corrosion et haute formabilité. Mauvaise usinabilité relative.	Moins résistant que les autres alliages.	Structures de cellule critiques, production d'énergie, applications marines et offshore.
Grade 6 Alliage de titane – Ti5Al-2.5Sn	Le plus couramment utilisé pour les applications de cellule et de moteur à réaction.	Bonne soudabilité, stabilité et résistance à des températures élevées.	Résistance intermédiaire pour les normes d'alliage de titane.	Applications cellule et moteur à réaction, confinement de gaz liquide et propulseur pour fusées et véhicules spatiaux.
Grade 7 Alliage de titane, parfois considéré comme « pur » – Ti-0,15Pd	Similaire au grade 2, mais celui-ci contient de petites quantités de palladium, améliorant la résistance à la corrosion.	Très bonne résistance à la corrosion, excellente soudabilité et formabilité.	Pas aussi solide que les autres alliages de titane.	Composants d'équipements de traitement et de production chimiques.
Alliage de titane de grade 11 , parfois considéré comme "pur" - Ti-0.15Pd	Similaire au grade 7, mais avec une tolérance plus faible pour les autres impuretés.	Excellente résistance à la corrosion, ductilité et formabilité optimales.	Résistance encore plus faible par rapport au grade 7.	Applications marines, fabrication de chlorate, dessalement.
Grade 12 Alliage de titane – Ti0.3Mo0.8Ni	Cet alliage très résistant contient 0,3 % de molybdène et 0,8 % de nickel.	Grande soudabilité, excellente résistance à haute température, excellente résistance à la corrosion.	Cela coûte plus cher que les autres alliages.	Échangeurs de coque et de chaleur, applications hydrométallurgiques, composants aéronautiques et marins.
Niveau 23 Alliage de titane – T6Al4V-ELI	Également connu sous le nom de TAV-EIL sur le marché, qui signifie Extra Low Interstitial. Il est similaire au Grade 5 mais avec une pureté supérieure.	Grande ductilité et formabilité, bonne ténacité à la rupture. Biocompatibilité optimale. Mauvaise usinabilité relative.	A une résistance inférieure à celle des autres alliages de titane.	Broches et vis orthopédiques, câbles orthopédiques, agrafes chirurgicales, appareils orthodontiques.

Choisir et travailler avec la bonne qualité de titane

Comme vous l'avez peut-être remarqué, le choix du titane le plus adapté à votre produit dépend des propriétés et des applications que vous souhaitez. Si vous essayez de développer des produits pour des applications médicales, vous pouvez choisir le titane grade 23. Alternativement, si vous recherchez une pièce avec d'excellentes performances à des températures élevées, vous pouvez travailler avec le titane grade 6.

N'oubliez pas que les alliages de titane nécessitent un usinage minutieux, qui doit être effectué par des experts qualifiés. Contrairement aux métaux d'usinage libre comme le laiton C360 ou l'acier SS416, travailler avec du titane nécessite de l'expertise, de la patience et les bons outils.

Si vous souhaitez trouver un expert pour vous aider avec votre pièce en titane, ne cherchez pas plus loin que les experts disponibles pour vous fournir des services d'usinage CNC.