{"id":12327,"date":"2024-09-13T11:00:45","date_gmt":"2024-09-13T03:00:45","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sogaworks.com\/?p=12327"},"modified":"2025-01-10T16:24:42","modified_gmt":"2025-01-10T08:24:42","slug":"cnc-machining-titanium-alloys-challenges-and-tips","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sogaworks.com\/fr\/blogs\/cnc-machining-titanium\/","title":{"rendered":"Usinage CNC du titane : Alliages, d\u00e9fis et conseils"},"content":{"rendered":"

Le titane et ses alliages sont connus pour leur grande solidit\u00e9, leur durabilit\u00e9 et leur r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion. Ils sont largement utilis\u00e9s dans l'industrie a\u00e9rospatiale et m\u00e9dicale. Les pi\u00e8ces en titane nous ont beaucoup apport\u00e9, mais l'usinage CNC du titane pr\u00e9sente encore de nombreuses limites. Cet article traite de ce qu'est le titane, des alliages de titane les plus courants et de l'usinage CNC du titane.<\/p>\n\n\n\n

Qu'est-ce que le titane ?<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Le titane est un \u00e9l\u00e9ment m\u00e9tallique. Le num\u00e9ro atomique du titane dans le tableau p\u00e9riodique des \u00e9l\u00e9ments est 22 (4e p\u00e9riode, groupe NB). Il a un \u00e9clat m\u00e9tallique blanc argent\u00e9 et poss\u00e8de de nombreuses propri\u00e9t\u00e9s excellentes telles qu'un point de fusion \u00e9lev\u00e9, une faible densit\u00e9, une grande r\u00e9sistance et une bonne flexibilit\u00e9. Il est important pour les mat\u00e9riaux industriels.<\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

\"\u00c9l\u00e9ment<\/figure>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

Titane commercialement pur<\/h3>\n\n\n\n

Le titane commercialement pur contient un minimum de titane pur 99%. Il existe quatre types de titane commercialement pur, \u00e0 savoir les grades 1 \u00e0 4. <\/p>\n\n\n\n

Premi\u00e8re ann\u00e9e : <\/strong>La plus tendre et la plus ductile de ces nuances. Elle poss\u00e8de la plus grande formabilit\u00e9, une excellente r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion et une grande r\u00e9sistance aux chocs.<\/p>\n\n\n\n

2e ann\u00e9e : <\/strong>Il poss\u00e8de les m\u00eames qualit\u00e9s que le titane de grade 1, mais il est l\u00e9g\u00e8rement plus r\u00e9sistant.<\/p>\n\n\n\n

3e ann\u00e9e : <\/strong>Il est plus r\u00e9sistant que les grades 1 et 2, sa ductilit\u00e9 est similaire et il est \u00e0 peine moins facile \u00e0 mettre en forme.<\/p>\n\n\n\n

4e ann\u00e9e :<\/strong> La plus r\u00e9sistante des quatre qualit\u00e9s. Elle poss\u00e8de une r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion, une bonne formabilit\u00e9 et une bonne soudabilit\u00e9.<\/p>\n\n\n\n

Propri\u00e9t\u00e9s m\u00e9caniques du titane commercialement pur<\/strong><\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

Propri\u00e9t\u00e9<\/td>Premi\u00e8re ann\u00e9e<\/td>Niveau 2<\/td>Niveau 3<\/td>Grade 4<\/td><\/tr>
R\u00e9sistance \u00e0 la traction (MPa)<\/td>240<\/td>345<\/td>450<\/td>550<\/td><\/tr>
Limite d'\u00e9lasticit\u00e9 (MPa)<\/td>310<\/td>450<\/td>550<\/td>655<\/td><\/tr>
Elongation \u00e0 la rupture\uff08%\uff09<\/td>24<\/td>20<\/td>18<\/td>15<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

Alliages de titane<\/h3>\n\n\n\n

Le titane poss\u00e8de deux phases, \u00e0 savoir la phase \u03b1 et la phase \u03b2. Selon les diff\u00e9rentes structures matricielles obtenues \u00e0 temp\u00e9rature ambiante, les alliages de titane peuvent \u00eatre divis\u00e9s en trois cat\u00e9gories : titane \u03b1, titane \u03b2 et titane a-\u03b2.<\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

\"titane<\/figure>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

Exemples de titane<\/strong><\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

Cat\u00e9gorie<\/strong><\/td>Exemples<\/strong><\/td><\/tr>
Titane \u03b1<\/td>Titane commercialement pur (Grade 1 - 4)
Ti-5Al-2,5Sn (grade 6)
Ti-0.2Pd(Grade 7)<\/td><\/tr>
Titane \u03b2<\/td>Ti-5Mo-5V-8Cr-2Al
Ti-10Mo-8V-1Fe-3,5Al
Ti-32Mo<\/td><\/tr>
Titane a-\u03b2<\/td>Ti-6Al-4V (grade 5)
Ti-4Al-4Mo-4Sn-0,5Si<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

Pourquoi le titane est-il difficile \u00e0 traiter ?<\/h2>\n\n\n\n

L'alliage de titane pr\u00e9sente l'avantage d'\u00eatre l\u00e9ger et tr\u00e8s r\u00e9sistant. Cependant, la difficult\u00e9 de traitement de l'alliage de titane a toujours pos\u00e9 probl\u00e8me aux ing\u00e9nieurs et aux techniciens.<\/p>\n\n\n\n

Faible conductivit\u00e9 thermique.<\/strong> La plupart des alliages de titane ont une conductivit\u00e9 thermique extr\u00eamement faible, qui n'est que de 1\/7 de celle de l'acier, 1\/16 de celle de l'aluminium et 1\/25 de celle du cuivre. Par cons\u00e9quent, la chaleur g\u00e9n\u00e9r\u00e9e lors de la coupe des mat\u00e9riaux n'est pas facile \u00e0 dissiper et se concentre dans la zone de coupe. Cela peut facilement entra\u00eener une usure et une fissuration rapides de l'outil et g\u00e9n\u00e9rer une accumulation de copeaux, ce qui r\u00e9duit la dur\u00e9e de vie de l'outil.<\/p>\n\n\n\n

D\u00e9formation \u00e9lastique du titane. <\/strong>Le module d'\u00e9lasticit\u00e9 de l'alliage de titane est relativement faible. Par exemple, le module d'\u00e9lasticit\u00e9 du TC4 n'est que de 110 GPa, alors que celui de l'acier 45 est de 210 GPa, et que celui des aciers inoxydables 303, 304, 316 et autres est \u00e9galement d'environ 200 GPa. Lors de l'usinage de l'alliage de titane, la d\u00e9formation \u00e9lastique est facile \u00e0 produire, en particulier lors de l'usinage de pi\u00e8ces \u00e0 parois minces ou annulaires.<\/p>\n\n\n\n

Vibrations.<\/strong> L'\u00e9lasticit\u00e9 des alliages de titane peut \u00eatre b\u00e9n\u00e9fique pour la performance des pi\u00e8ces, mais elle devient la principale cause de vibration pendant la coupe. Les vibrations g\u00e9n\u00e9r\u00e9es par l'usinage des alliages de titane sont 10 fois sup\u00e9rieures \u00e0 celles de l'acier. Comme la chaleur de coupe est concentr\u00e9e dans la partie coupante, elle produit des copeaux en zigzag, ce qui entra\u00eene des fluctuations de la puissance de coupe.<\/p>\n\n\n\n

Processus d'usinage CNC du titane<\/h2>\n\n\n\n

L'alliage de titane est l'un des m\u00e9taux les plus difficiles \u00e0 usiner en raison de sa grande r\u00e9sistance et de sa mauvaise conduction de la chaleur. N\u00e9anmoins, vous pouvez Usinage CNC<\/a> titane \u00e0 l'aide d'une multitude de proc\u00e9d\u00e9s.<\/p>\n\n\n\n

Fraisage CNC<\/h3>\n\n\n\n

Le fraisage CNC cr\u00e9e la forme souhait\u00e9e \u00e0 partir d'une pi\u00e8ce en enlevant de la mati\u00e8re \u00e0 l'aide d'outils rotatifs. Il est important de tenir compte des diff\u00e9rentes propri\u00e9t\u00e9s du titane et de prendre les mesures appropri\u00e9es pour fraiser les pi\u00e8ces en titane. La r\u00e9sistance et la duret\u00e9 \u00e9lev\u00e9es du titane n\u00e9cessitent des outils de fraisage robustes, tels que ceux fabriqu\u00e9s en carbure et en acier tremp\u00e9.<\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

\"Pi\u00e8ces<\/figure>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

Tournage CNC<\/h3>\n\n\n\n

Le tournage CNC cr\u00e9e la forme souhait\u00e9e \u00e0 partir d'une pi\u00e8ce en la faisant tourner sur une broche pour obtenir des formes cylindriques pr\u00e9cises. De bonnes performances de coupe peuvent \u00eatre obtenues lors du tournage d'alliages de titane avec des outils en acier rapide ou en carbure de tungst\u00e8ne. Les outils en carbure sont sensibles aux vibrations et n\u00e9cessitent donc un dispositif de fixation rigide.<\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

\"Pi\u00e8ces<\/figure>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

D\u00e9coupe au jet d'eau<\/h3>\n\n\n\n

La d\u00e9coupe au jet d'eau utilise de l'eau sous haute pression pour d\u00e9couper et ne g\u00e9n\u00e8re pas de temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es, de sorte qu'elle n'entra\u00eene pas de modifications des propri\u00e9t\u00e9s des mat\u00e9riaux dues \u00e0 des contraintes ou \u00e0 des d\u00e9formations thermiques. Cependant, lorsque la plaque de titane est plus \u00e9paisse, le processus de d\u00e9coupe au jet d'eau est plus long. finition de la surface<\/a> apr\u00e8s le traitement est plus faible, et un post-traitement suppl\u00e9mentaire est n\u00e9cessaire pour obtenir un meilleur \u00e9tat de surface.<\/p>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

\"D\u00e9coupe<\/figure>\n\n\n\n

<\/p>\n\n\n\n

Conseils pour l'usinage de pi\u00e8ces en titane<\/h2>\n\n\n\n

Il a \u00e9t\u00e9 prouv\u00e9 que l'alliage de titane pr\u00e9sente une grande solidit\u00e9, une grande durabilit\u00e9 et une grande r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion. Il est largement utilis\u00e9 dans les applications de prototypage a\u00e9rospatial.<\/a> Malgr\u00e9 cela, l'usinage de l'alliage de titane pr\u00e9sente encore quelques difficult\u00e9s ; des consid\u00e9rations particuli\u00e8res sont donc n\u00e9cessaires pour garantir un usinage efficace et s\u00fbr.<\/p>\n\n\n\n

Choisir les bons outils de coupe<\/strong>: Utiliser des outils de coupe con\u00e7us sp\u00e9cifiquement pour le titane, tels que des outils en carbure ou rev\u00eatus de diamant. Ces outils ont une plus grande r\u00e9sistance \u00e0 la chaleur et peuvent supporter les forces de coupe \u00e9lev\u00e9es requises pour l'usinage du titane.<\/p>\n\n\n\n

Optimiser les param\u00e8tres de coupe : <\/strong>Ajustez les param\u00e8tres de coupe tels que la vitesse, l'avance et la profondeur de coupe afin de minimiser la production de chaleur et d'\u00e9viter l'\u00e9crouissage. En g\u00e9n\u00e9ral, des vitesses de coupe plus lentes et des taux d'avance plus \u00e9lev\u00e9s sont recommand\u00e9s pour l'usinage du titane.<\/p>\n\n\n\n

Utiliser du liquide de refroidissement :<\/strong> Utilisez un syst\u00e8me de refroidissement \u00e0 haute pression pour dissiper la chaleur et r\u00e9duire l'usure de l'outil. Le liquide de refroidissement peut \u00e9galement aider \u00e0 pr\u00e9venir l'\u00e9crouissage en r\u00e9duisant la temp\u00e9rature de l'ar\u00eate de coupe.<\/p>\n\n\n\n

Rigidit\u00e9 de la mise en place :<\/strong> Assurez-vous que votre machine, votre pi\u00e8ce \u00e0 usiner et votre outil sont aussi rigides que possible afin de minimiser les vibrations et la d\u00e9viation de l'outil. Cet objectif peut \u00eatre atteint gr\u00e2ce \u00e0 des fixations appropri\u00e9es, \u00e0 la s\u00e9lection des outils et \u00e0 l'entretien de la machine.<\/p>\n\n\n\n

Minimiser l'engagement de l'outil : <\/strong>Utilisez des techniques telles que le fraisage trocho\u00efdal ou le fraisage \u00e0 haut rendement pour minimiser l'engagement de l'outil et r\u00e9duire la production de chaleur. Ces techniques impliquent l'utilisation d'une faible profondeur de coupe radiale tout en maintenant une \u00e9paisseur de copeau constante, ce qui permet des vitesses d'avance plus rapides et une meilleure gestion thermique.<\/p>\n\n\n\n

Finitions de surface pour les pi\u00e8ces en titane<\/h2>\n\n\n\n

Le titane pr\u00e9sente encore quelques d\u00e9fauts, tels qu'une faible r\u00e9sistance \u00e0 l'usure, l'oxydation \u00e0 haute temp\u00e9rature, etc. Pour am\u00e9liorer encore la r\u00e9sistance \u00e0 l'usure et \u00e0 l'oxydation ou d'autres caract\u00e9ristiques du titane, celui-ci doit subir quelques traitements de surface. La plupart des options de finition de surface peuvent \u00eatre appliqu\u00e9es au titane. La liste suivante \u00e9num\u00e8re quelques-unes des finitions de surface les plus courantes pour ce m\u00e9tal :<\/p>\n\n\n\n

D\u00e9capage par billes :<\/strong> en utilisant de fines particules projet\u00e9es \u00e0 grande vitesse pour nettoyer et texturer la surface du titane, lui donnant une finition lisse et mate.<\/p>\n\n\n\n

Anodisation : <\/strong>Augmentation de l'\u00e9paisseur de la couche d'oxyde naturel sur le titane, offrant une meilleure r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion et des couleurs vibrantes suppl\u00e9mentaires.<\/p>\n\n\n\n

Rev\u00eatement en poudre :<\/strong> l'application d'une substance s\u00e8che et poudreuse sur la surface du titane pour former une couche protectrice durable.<\/p>\n\n\n\n

Polissage : <\/strong>lisser la surface du titane jusqu'\u00e0 ce qu'elle soit brillante comme un miroir.<\/p>\n\n\n\n

Chromage :<\/strong> Rev\u00eatement du titane par une fine couche de chrome qui lui conf\u00e8re une surface brillante et r\u00e9fl\u00e9chissante.<\/p>\n\n\n\n

Brossage :<\/strong> Il cr\u00e9e des lignes fines et parall\u00e8les sur la surface du titane et offre une finition textur\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n

Service d'usinage CNC du titane chez SogaWorks<\/h2>\n\n\n\n

SogaWorks est un expert en services de prototypage rapide<\/a>Nous disposons d'une grande expertise dans le domaine de l'usinage CNC du titane. Nous fournissons des pi\u00e8ces d'usinage CNC du titane de haute qualit\u00e9 \u00e0 des prix abordables. Avec des capacit\u00e9s d'usinage CNC \u00e0 5 axes et des machines-outils de haute pr\u00e9cision, notre \u00e9quipe d'ing\u00e9nieurs est pr\u00eate \u00e0 accepter et \u00e0 traiter vos projets dans les plus brefs d\u00e9lais, r\u00e9duisant ainsi le temps de mise sur le march\u00e9 de votre produit.<\/p>\n\n\n\n

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Le titane et ses alliages sont connus pour leur grande solidit\u00e9, leur durabilit\u00e9 et leur r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion. 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