{"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
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 <\/p>\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 <\/p>\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 <\/p>\n\n\n\n Exemples de titane<\/strong><\/p>\n\n\n\n <\/p>\n\n\n\n <\/p>\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 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 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 <\/p>\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 <\/p>\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<\/figure>\n\n\n\n
Titane commercialement pur<\/h3>\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 Alliages de titane<\/h3>\n\n\n\n
<\/figure>\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\nPourquoi le titane est-il difficile \u00e0 traiter ?<\/h2>\n\n\n\n
Processus d'usinage CNC du titane<\/h2>\n\n\n\n
Fraisage CNC<\/h3>\n\n\n\n
<\/figure>\n\n\n\n
Tournage CNC<\/h3>\n\n\n\n
<\/figure>\n\n\n\n
D\u00e9coupe au jet d'eau<\/h3>\n\n\n\n