Titane : Le choix léger et durable pour composants aérospatiaux

Le dernier article de notre série de blog « Science des matériaux » nous entraîne dans le monde de l'usinage. Ici, nous examinons le titane à haute résistance et décomposons les avantages et faiblesses pour vous aider à décider si c'est le bon matériau pour votre prochain projet d'usinage.

Le titane est une option de matériau populaire pour les pièces nécessitant résistance et résistance à la corrosion à faible poids, comme cette pièce du cadre de vélo pliant Helix.

Propriétés et spécifications

Chez Protolabs, nous proposons le matériau titane Grade 5 6Al-4V pour l'impression 3D métal, le fraisage CNC et le tournage CNC. Cet article se concentrera sur l'alliage grade 5 utilisé dans les projets d'usinage. L'alliage de titane forgé est le grade le plus largement utilisé et est un alliage biphasé, Alpha-Bêta, avec l'aluminium comme stabilisateur alpha et le vanadium comme stabilisateur bêta.

Le Titane Grade 5 6Al-4V offre une très haute résistance, durabilité et propriétés résistantes à la corrosion et peut être utilisé à une large gamme de températures, du cryogénique (environ -150 °C) jusqu'à 800 °F (427 °C). Ces propriétés en font un bon choix pour une variété d'applications, y compris les fixations, les récipients sous pression et les forgages critiques nécessitant des rapports résistance/poids élevés.

La faible dilatation thermique du titane, avec un point de fusion d'environ 3 000 °F (1 650 °C), signifie qu'il conserve bien sa forme lorsqu'il est exposé à la chaleur. L'alliage est utilisé dans un état recuit ou en solution et vieilli, enregistrant 30-34 et 35-39 respectivement sur l'échelle de dureté HRC.

Le titane et l'industrie aérospatiale

Comme l'indique les Perspectives mondiales de l'aérospatiale et de la défense 2019 de Deloitte, alors que la croissance à la hausse continue de tendre pour les industries aérospatiales et de défense, la demande de production continue d'augmenter également. Et, lors de la conception pour les applications aérospatiales et de défense, la sélection des matériaux est critique. Pour les composants quittant la Terre, la réduction de composants et l'allègement sont essentiels. Les concepteurs et ingénieurs de pièces dans ce domaine savent combien d'onces de carburant il faut pour faire voler un gramme de poids, donc de légères réductions génèrent des gains majeurs.

Le fait que le Titane Grade 5 6Al-4V soit léger, tout en offrant une haute résistance et une résistance à la température, le rend particulièrement populaire dans les industries de l'aviation et de l'aérospatiale. Les applications courantes incluent les aubes de compresseur, les disques et les anneaux pour moteurs à réaction ; les composants de cellule et de capsule spatiale ; les corps de moteur de fusée ; et les moyeux de rotor d'hélicoptère. Cependant, autant qu'il se vante d'une haute résistance à la température et à la corrosion, le titane est un piètre conducteur électrique, ce qui en fait une mauvaise option pour les applications électriques. Il est également plus cher comparé à d'autres métaux légers, comme l'aluminium.

Nous proposons les options de placage Type I, Non-RoHS (Jaune) ; Type II, RoHS (Transparent) ; Classe 1A (protection maximale, peint ou non peint) ; et Classe 3 (protection maximale où une faible résistance électrique est requise).

Les options de finition ajoutent une résistance supplémentaire

Le placage chromate est un excellent moyen de protéger vos pièces usinées en titane de l'usure générale. Et, comme l'apparence du titane grade 5 varie selon la quantité de transformation, allant du gris terne à l'état brut à l'argent brillant lorsqu'il est lisse, le placage est un bon moyen de créer une apparence cosmétique améliorée et cohérente.

Le placage chromate est un revêtement de conversion, ce qui signifie que le processus change le caractère chimique de la surface, la transformant en oxyde d'aluminium. Sa couche protectrice fournit une résistance à la corrosion et une apparence cosmétique améliorée pour les pièces métalliques. Cela diffère du processus d'anodisation — disponible pour les pièces en aluminium — dans lequel la pièce est placée dans un bain d'acide tandis que l'électricité circule entre le métal — agissant comme une anode chargée positivement — et le bain d'acide riche en oxygène. Dans le circuit électrique, les opposés s'attirent et l'oxygène se lie au métal, formant une couche protectrice plus épaisse sur la surface pour fournir une protection contre l'usure et la corrosion.

Pour plus d'informations sur nos matériaux de fabrication, visitez notre Guide de comparaison des matériaux, ou commandez un sélecteur de matériaux pour usinage CNC gratuit. Le guide de référence rapide format poche vous aide à identifier les bons matériaux pour votre prochain projet, en listant des mesures spécifiques sur les propriétés pour garantir que vous avez le matériau et le procédé les plus adaptés à l'application de votre pièce.