Les 5 défis clés de l'usinage du titane : Réponses d'expert

Le titane est-il utilisé dans l'industrie automobile ?

Oui, bien que je le voie davantage dans le segment aftermarket, course ou haute performance de l'industrie automobile ainsi que dans les motos, plutôt que dans la production automobile classique. On le trouve dans les zones de moteurs à haut rendement comme les composants de distribution : soupapes, ressorts de soupape, culbuteurs, axes de piston et bielles. Le titane est aussi utilisé pour d'autres applications de course où la résistance élevée et le poids léger sont recherchés.

Quels sont les avantages du titane dans les applications haute performance ?

Chaque fois qu'on peut réduire le poids sans sacrifier la résistance, on gagne en performance. La performance peut être l'amélioration de la consommation, l'augmentation de la capacité de charge utile ou la réduction des temps au tour ou de course. Des rapports montrent que pour chaque 45 kg (100 lbs) de réduction de poids, on peut améliorer la consommation de 1 à 2 %. Dans les applications de moteurs haute performance, moins il y a de masse en rotation, moins il y a de pertes parasites pour générer la puissance nécessaire à la course.

Y a-t-il une raison pour laquelle il n'est pas plus utilisé dans la production automobile générale ?

Les coûts élevés et les défis d'approvisionnement sont les principaux freins. Le titane comparé aux alliages d'acier peut coûter 20 fois plus cher par livre que l'acier. Combiné aux défis d'usinage, le coût par composant peut devenir élevé. Par exemple, j'ai regardé un catalogue de pièces de course : un jeu de 8 bielles en alliage d'acier 4130 était à 250 $, tandis qu'un jeu similaire en titane était à 6 000 $.

Que sont les « défis d'usinage » que vous avez mentionnés ?

La densité élevée et le module d'élasticité sont les caractéristiques qui rendent le titane désirable, mais ce sont aussi ce qui le rend difficile à usiner. Le titane peut être usiné efficacement si les paramètres de coupe et les géométries d'outil appropriés sont utilisés. En général, on usine le titane à 40 % de ce qu'on ferait pour les aciers. Un usinage trop agressif dans l'acier a peu de conséquences sauf l'usure plus rapide de l'outillage. Si on devient trop agressif en usinant le titane, on peut développer une couche de surface oxydée qui peut mener à la rupture de la pièce. On sait qu'il faut de la chaleur et de la pression pour générer un copeau ; quand la chaleur devient excessive, elle peut générer cet oxyde. Un grand soin dans le processus d'usinage avec le positionnement du fluide de coupe et la géométrie de l'outil de coupe sont des facteurs contributifs à la quantité de chaleur générée. Des angles de dépouille positifs plus élevés et des angles d'hélice plus élevés, comme ceux de notre série Z-Carb, aident à réduire la pression nécessaire pour générer un copeau, réduisant donc la chaleur. Il est difficile de maintenir des arêtes vives qui réduisent la chaleur générée avec une résistance d'arête appropriée pour être aussi productif que possible.

Voyez-vous des opportunités pour une augmentation de l'utilisation du titane ?

Oui, l'industrie du titane cherche de nouvelles opportunités dans le marché automobile, y compris les échappements, panneaux de carrosserie et composants de suspension. Les fabricants d'outils de coupe continuent de faire progresser l'outillage utilisé pour améliorer la productivité et la fiabilité de l'usinage du titane.