Quelques méthodes d'usinage de précision des alliages de titane
Aug 13, 2025
Il est bien connu que l'usinage de précision dans l'industrie aérospatiale impose des exigences très élevées sur les matériaux. Cela est dû en partie aux exigences uniques de l'équipement d'aviation, mais plus important encore, cela est dû à l'impact environnemental de l'aérospatiale. En raison de ces conditions environnementales uniques, les matériaux standard disponibles dans le commerce ne peuvent pas répondre à ces exigences, nécessitant l'utilisation d'alternatives spécialisées. Aujourd'hui, je voudrais introduire un matériau couramment utilisé: l'alliage de titane, en particulier dans l'aérospatiale. Pourquoi est-il si largement utilisé? La raison est liée à ses propriétés.
L'alliage de titane a une faible gravité spécifique, entraînant une masse faible. Sa haute résistance et sa conductivité thermique contribuent à sa dureté, à sa résistance à haute température et à d'excellentes propriétés physiques et mécaniques telles que la résistance à l'eau de mer, à l'acide et à la corrosion alcaline, ce qui le rend adapté à une utilisation dans n'importe quel environnement. De plus, son coefficient de déformation faible le rend largement utilisé dans des industries telles que l'aérospatiale, l'aviation, la construction navale, le pétrole et les produits chimiques.
Précisément en raison de ces différences par rapport aux matériaux ordinaires, l'alliage de titane présente des défis importants dans l'usinage de précision. De nombreux centres d'usinage hésitent à traiter ce matériau et ne savent pas comment le faire. À cette fin, les lubrifiants sui'en, après une communication et une compréhension approfondies avec des clients spécialisés dans le traitement des alliages de titane, ont compilé quelques conseils à partager avec vous!
En raison du coefficient de déformation à faible déformation de l'alliage de titane, des températures de coupe élevées, un stress élevé de la pointe de l'outil et un durcissement grave, des outils de coupe sont sujets à l'usure et à l'écaillage pendant la coupe, ce qui rend difficile l'assurance de la qualité. Alors, comment la coupe devrait-elle être effectuée?
Lors de la coupe des alliages de titane, les forces de coupe sont faibles, le durcissement du travail est minime et une finition de surface relativement bonne est facilement réalisée. Cependant, les alliages de titane ont une faible conductivité thermique et des températures de coupe élevées, entraînant une usure d'outil importante et une faible durabilité de l'outil. Les outils de carbure de tungsten-cobalt, tels que YG8 et YG3, doivent être sélectionnés, car ils ont une faible affinité chimique avec le titane, une conductivité thermique élevée, une forte résistance et une petite taille de grain. La rupture des puces est un défi lors de la transformation des alliages de titane, en particulier lors de l'usinage du titane pur. Pour obtenir la rupture de la puce, le tranchant peut être broyé en une flûte à puce entièrement incurvée, peu profonde à l'avant et profondément dans le dos, étroit à l'avant et large à l'arrière. Cela permet à des puces d'être facilement déchargées, les empêchant d'intrication sur la surface de la pièce et de provoquer des rayures.
La coupe des alliages en titane a un coefficient de déformation faible, une petite zone de contact pour puce-outil et des températures de coupe élevées. Pour réduire la production de chaleur de coupe, l'angle de râteau de l'outil de virage ne doit pas être trop grand. Les outils de braquage en carbure ont généralement un angle de râteau de 5 à 8 degrés. En raison de la dureté élevée de l'alliage de titane, l'angle de dos doit également être maintenu petit pour augmenter la résistance à l'impact de l'outil, généralement 5 degrés. Pour améliorer la résistance de la pointe de l'outil, améliorer la dissipation de la chaleur et améliorer la résistance à l'impact de l'outil, un grand angle de râteau négatif est utilisé.
Contrôler la vitesse de coupe de manière appropriée, éviter une vitesse excessive et utiliser du liquide de coupe spécifique au titane pour le refroidissement pendant l'usinage peut améliorer efficacement la durabilité des outils, tout en sélectionnant un taux d'alimentation approprié.
Le forage est également une opération courante, mais le forage en alliage en titane est difficile, avec la combustion des outils et la rupture communes. Ces problèmes sont principalement dus à une mauvaise affûtage de forage, à une élimination inadéquate des puces, à un mauvais refroidissement et à une mauvaise rigidité du système de processus. Selon le diamètre de forage, le bord du ciseau doit être rétréci, généralement autour de 0,5 mm, pour réduire les forces axiales et les vibrations causées par la résistance. Dans le même temps, les terres du foret doivent être réduites à 5 à 8 mm de la pointe de forage, laissant environ 0,5 mm pour faciliter l'évacuation des copeaux. La géométrie du foret doit être correctement affûtée et les deux bords de coupe doivent être symétriques. Cela empêche le bit de forage de couper d'un seul côté, concentrant la force de coupe d'un côté et provoquant une usure prématurée et même l'écaillage en raison du glissement. Maintenez toujours un bord pointu. Lorsque le bord devient terne, arrêtez de percer immédiatement et reharpez le foret.
Continuer à couper avec force avec un foret terne brûlera rapidement et recuit en raison de la chaleur par friction, ce qui rend le foret inutile. Cela épaissit également la couche durcie sur la pièce, ce qui rend le recembre ultérieur plus difficile et nécessite plus de reharpelage. Selon la profondeur de forage requise, le foret doit être minimisé et l'épaisseur du noyau a augmenté pour augmenter la rigidité et empêcher l'écaillage causé par les vibrations pendant le forage. La pratique a montré qu'un bit de forage φ15 avec un diamètre de 150 mm a une durée de vie plus longue que celle avec un diamètre de 195 mm. Par conséquent, la bonne longueur est cruciale. À en juger par les deux méthodes de traitement courantes mentionnées ci-dessus, le traitement des alliages de titane est relativement difficile, mais après un bon traitement, de bonnes pièces de précision peuvent toujours être traitées, telles que des pièces en alliage de titane pour l'équipement aérospatial.
La société possède des lignes de production nationales de transformation en titane, notamment:
Ligne de production de tubes en titane à imprécision d'allemand (capacité de production annuelle: 30 000 tonnes);
Ligne de roulement en feuille de titane de technologie japonaise (le plus mince à 6 μm);
Ligne d'extrusion continue de la tige de titane entièrement automatisée;
Plaque de titane intelligente et moulin à finition à bande;
Le système MES permet le contrôle numérique et la gestion de l'ensemble du processus de production, atteignant une précision dimensionnelle du produit de ± 0,01 μm.
