8 conseils pour usiner les alliages de titane

Apprenez à usiner des alliages de titane

Où les alliages de titane sont-ils utilisés ?

Autrefois, les alliages de titane étaient exclusivement utilisés dans l'industrie aéronautique et spatiale pour les composants exposés à une combinaison de charges dynamiques élevées et de températures de fonctionnement élevées. Les alliages de titane sont désormais un matériau courant, utilisé dans de nombreuses applications telles que la joaillerie, les équipements sportifs, les outils chirurgicaux, les composants de sport automobile et d'autres produits de haute performance.

Quelles sont les caractéristiques des alliages de titane ?

Les alliages de titane sont surtout connus pour leur point de fusion élevé, leur grande résistance et leurs caractéristiques de faible densité, ce qui en fait un matériau particulièrement "difficile à usiner". Les principales raisons en sont les suivantes :

Faible conductivité thermique - Cette caractéristique augmente les températures au niveau de l'arête de coupe de l'outil, ce qui entraîne une usure rapide de celui-ci et peut provoquer une déformation plastique de l'arête de coupe.
Réactivité chimique - Leur réactivité élevée entraîne une interaction chimique avec l'outil de coupe, et l'usure en cratère en constitue un problème typique.
Écrouissage - Un autre défi lors de l'usinage des alliages de titane réside dans le fait qu'ils s'écrouissent, leur surface se durcissant au cours de l'usinage, ce qui provoque une usure en entaille au niveau de la ligne de profondeur de coupe.
Dureté à chaud - Le faible module d'élasticité des alliages de titane et leur résistance élevée à des températures élevées nuisent encore davantage à leur usinabilité.

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Conseils pratiques lors de l'usinage d'alliages de titane :

En raison de la très faible conductivité thermique, l'utilisation d'une émulsion à haute pression est conseillée.
Les vitesses de coupe dépendent de la stratégie, mais sont en général relativement faibles et varient de 50 m/min (conventionnel) à 150 m/min (ébauche avancée ou haute vitesse).
Les géométries positives avec des arêtes de coupe dures sont fortement recommandées en raison de la ductilité du matériau et de sa grande réactivité chimique. Les revêtements PVD ‌AlTiN et AlCrN sont tous deux adaptés aux applications en titane et ont fait leurs preuves dans ce domaine.
Utilisez le plus grand rayon d'outil possible, car cette caractéristique répartit les efforts de coupe et la chaleur générée pendant le processus de coupe sur une plus grande surface de la plaquette, ce qui réduit l'usure de la pointe et augmente la durée de vie de l'outil.
Lorsque vous fraisez sur des machines plus anciennes, maintenez une largeur de coupe ne dépassant pas 30 % du diamètre de l'outil afin de contrôler la production de chaleur et l'usure de l'outil.
Lors de l'ébauche dans des applications de fraisage, des machines à couple élevé sont généralement recommandées lorsque des débits copeaux importants sont requis.
Veillez à ne pas générer de températures élevées au niveau de la zone de coupe (supérieures à 600°C), car cela entraînerait la formation d'un "Alpha Casing" (structure alpha) à la surface du matériau et pourrait nuire à la durée de vie du composant. N'introduisez des vitesses de coupe élevées que lorsque vous utilisez un arrosage à haute pression.
Dans le cas d'un usinage sur des machines récentes, utilisez des stratégies avancées de tournage et de fraisage dynamiques pour minimiser la génération de chaleur et l'usure de l'outil.

Pour plus d'informations ou pour obtenir de l'aide, contactez-nous ou visitez la page des solutions pour le segment de l'industrie aéronautique et de celui du secteur médical.

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