Usinage du titane

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La coupe lourde impose des exigences particulières à la machine et aux processus de travail. S'il s'agit d'un matériau comme le titane, particulièrement difficile à découper, un savoir-faire spécifique est nécessaire pour répondre à ces exigences. Grâce à son expertise, WFL Millturn Technologies peut proposer une solution d'usinage pour train d'atterrissage d'avion.

L'industrie aéronautique représente un segment de marché important pour WFL. Ce secteur industriel nécessite de plus en plus de matériaux réputés difficiles à usiner. L'usinage du titane en particulier est un domaine dans lequel WFL a acquis une grande expertise.

Le titane a toujours imposé des exigences particulières aux outils et aux machines pendant le processus de coupe. Ces dernières années, le titane 3.7165 s'est imposé parmi les matériaux légers en tant que matériau aux propriétés exceptionnelles, en particulier dans les industries aéronautique et spatiale, ainsi que dans le secteur médical. C'est l'un des alliages de titane les plus utilisés, contenant 6 % d'aluminium et 4 % de vanadium. Cet alliage, normalement appelé Ti6Al4V, présente une très bonne combinaison de résistance, de résistance à la corrosion et de capacité à résister aux contraintes. Bien que ce matériau ait de bonnes valeurs empiriques et de bonnes conditions de coupe, son traitement reste l'une des disciplines suprêmes de l'usinage.

De nouveaux alliages de titane sont constamment développés pour des applications spéciales et souvent sur la base des exigences spécifiques des clients. Un certain nombre de clients WFL ont besoin de Titanium 5553 (Ti5Al5V5Mo3Cr) pour la production de trains d'atterrissage dans l'industrie aéronautique. Ce matériau se distingue par ses propriétés améliorées en termes de résistance et de ténacité. Il est également moins sensible aux changements structurels pendant le chauffage. Ce matériau est en effet l'un des véritables Titans dans le domaine de l'usinage et tire son nom de la mythologie grecque.

Le Ti5553 est actuellement l'un des matériaux les plus difficiles à usiner sur le marché. Une vitesse de coupe de 45 m/min ne doit pas être dépassée lors de l'usinage car des contraintes de cisaillement allant jusqu'à 2 780 N/mm² peuvent se développer à des vitesses de coupe aussi faibles que 60 m/min.

Reinhard Koll, responsable de l'ingénierie d'application WFL

Des problèmes tels que la chaleur ponctuelle due à une mauvaise conduction thermique et aux changements chimiques associés dans le matériau (fragilisation à des températures plus élevées) et la formation de bords accumulés se produisent dans une plus grande mesure avec ce matériau qu'avec d'autres alliages de titane. C'est pourquoi il est particulièrement important que la vitesse de coupe, l'avance et la profondeur de pénétration soient parfaitement adaptées lors de l'utilisation de Ti 5553. L'utilisation de lubrifiants de refroidissement appropriés est tout aussi importante que la bonne stratégie de refroidissement. Une intervention rapide et continue

l'évacuation des copeaux doit être garantie ; la dissipation de la chaleur se fait beaucoup plus via l'outil. L'enlèvement de la peau de forge, appelée « peau d'éléphant » par les experts, est un défi supplémentaire avec ce matériau. Le processus de forgeage en amont et les influences thermiques et métallurgiques qui en résultent confèrent à cette peau une très grande dureté de surface.

Le faible module d'élasticité signifie que le titane a tendance à échapper à la pression de l'outil et à fusionner avec le tranchant. L'usinage doit donc, comme déjà mentionné, se faire à faible vitesse de coupe mais avec une avance relativement élevée et régulière. Des outils sans vibrations, serrés et tranchants doivent être garantis dans tous les cas. Les aciers rapides à haute teneur en cobalt, le carbure ou le stellite sont utilisés comme matériaux de coupe.

Tout cela montre que le titane demande beaucoup d'expérience dans le choix et l'utilisation des outils ainsi que dans les stratégies d'usinage.

Il est essentiel que la capacité à répondre aux aspects critiques de l'usinage lors de la fabrication soit démontrée dès la phase de conception. Par exemple, il est nécessaire de prendre en considération le fait que différentes épaisseurs de matériau dans la pièce brute nécessitent des stratégies d'usinage modifiées. Les zones affectées par la chaleur doivent également être prises en considération ainsi que les forces de coupe qui se produisent.

Les matériaux difficiles à couper comme le titane ont influencé le développement des machines WFL. L'entreprise propose des solutions individuelles pour ce type d'applications exigeantes. Celles-ci couvrent également des aspects tels que la stratégie de refroidissement et de production ainsi que la machine elle-même.

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