O titânio já foi um material usado por apenas algumas lojas selecionadas e raramente era tocado pelo operador comum, mas agora é usado com muito mais frequência e tem sido usado por muitos operadores ao longo de suas carreiras. A usinagem do titânio não é semelhante à dos materiais padrão do setor, como alumínio e aço. No entanto, devido aos seus enormes lucros, mais lojas estão começando a manifestar interesse nesses trabalhos.

Neste artigo, abordaremos as práticas bem-sucedidas de usinagem cnc de titânio, como selecionar as ferramentas de corte adequadas e os aspectos que precisam ser considerados pelos operadores. Fabricante de componentes torneados página.

Usinagem de titânio: Principais considerações

A usinagem CNC com titânio é um processo complexo devido à sua resistência, o que o torna adequado para as aplicações mais exigentes e, ao mesmo tempo, difícil de usinar. É fundamental compreender os detalhes do processo de usinagem para obter o melhor resultado e prolongar a vida útil da ferramenta.

1. Seleção de ferramentas de corte

A usinagem de titânio requer a consideração de ferramentas de corte. Como o titânio é resistente ao calor e à dureza, é fundamental escolher ferramentas que possam suportar essas propriedades. As ferramentas de aço rápido revestidas com tungstênio, carbono e vanádio são adequadas devido à sua retenção de dureza em temperaturas de até 600°C. Essas ferramentas permitem um corte melhor e reduzem as chances de bordas lascadas, melhorando os processos de usinagem.

2. Importância dos revestimentos de ferramentas

O revestimento das ferramentas de corte é importante, e a aplicação do tipo correto de revestimento melhorará o desempenho das ferramentas de corte durante a usinagem de titânio. Revestimentos como o nitreto de alumínio e titânio (TiAlN) reduzem a geração de calor ao criar uma camada de óxido de alumínio na superfície da ferramenta. Essa camada minimiza a condução de calor e a interação química entre a ferramenta e a peça de trabalho, aumentando a vida útil da ferramenta e a remoção de cavacos.

3. Garantia de estabilidade na usinagem

A estabilidade durante a usinagem de titânio é vital para reduzir a vibração e aumentar a precisão do corte. Devido à flexibilidade do titânio e às altas forças, é provável que ocorra vibração, o que é prejudicial à qualidade da superfície usinada. Trabalhe com fresas de topo com diâmetro de núcleo mais gigante para melhorar a estabilidade e garantir a menor distância entre a ponta do fuso e a ponta da ferramenta. O uso de avanços e velocidades de usinagem constantes também reduz o calor e o endurecimento por deformação na ferramenta, mantendo assim a funcionalidade e a durabilidade da ferramenta.

4. Vantagens do fresamento escalonado

O fresamento em subida tem vários benefícios quando usado na usinagem personalizada de titânio. No fresamento em subida, a espessura do cavaco começa mais larga e diminui gradualmente, enquanto no fresamento em descida ocorre o contrário. Isso ajuda a aumentar a transferência de calor para os cavacos em vez de para a peça de trabalho, minimizando assim o estresse térmico e o desgaste da ferramenta. O fresamento em subida aumenta o cisalhamento e a limpeza adequada dos cavacos atrás da fresa, melhorando a eficiência da usinagem e do acabamento da superfície.

O conhecimento dessas estratégias é fundamental para o sucesso da usinagem de titânio. Assim, a seleção de ferramentas adequadas, revestimentos apropriados, estabilidade e estratégia de fresamento adequada permitirá que os operadores obtenham as dimensões desejadas e a eficiência dos componentes de titânio de acordo com os requisitos industriais.

Classes comuns usadas para usinagem CNC

Vamos discutir algumas classes comuns normalmente usadas na usinagem cnc de titânio.

Grau 1: titânio comercialmente puro contendo não mais que 0,3% de oxigênio.

Alguns dos tipos mais comuns incluem o titânio grau 1, com alta ductilidade e baixo teor de oxigênio. Ele tem boa usinabilidade, alta tenacidade ao impacto e alta resistência à corrosão e é aplicado nos setores médico, automotivo e aeroespacial. No entanto, o titânio grau 1 tem algumas desvantagens; ele tem menor resistência do que os outros graus de titânio e, portanto, não pode ser usado em áreas onde há aplicação de estresse.

Grau 2 (titânio comercialmente puro contendo uma quantidade padrão de oxigênio)

O segundo grau de titânio também é conhecido como titânio de trabalho devido ao seu teor médio de oxigênio, alta resistência à corrosão, conformabilidade, soldabilidade e ductilidade. Ele é amplamente utilizado nos setores médico e aeroespacial, especialmente em peças de motores de aeronaves, devido às suas características mecânicas que lhe permitem suportar as condições aplicadas.

Grau 3 (titânio puro com uma quantidade moderada de oxigênio)

O titânio de grau 3 é considerado como tendo propriedades mecânicas moderadas, como corrosão, capacidade de trabalho e resistência. Ele não é tão comumente usado em aplicações comerciais quanto os graus 1 e 2. Ainda assim, é usado nos setores médico, marítimo e aeroespacial, onde é necessário um desempenho consistente de peças e montagens.

Grau 4 (titânio puro com alto teor de oxigênio)

O titânio de grau 4 é um dos materiais mais potentes e quimicamente estáveis para a usinagem cnc de titânio. Ele é apreciado por sua capacidade de trabalhar em ambientes adversos. No entanto, ele tem um alto teor de oxigênio, o que dificulta bastante a usinagem. Ele usa muito líquido de arrefecimento e tem altas taxas de avanço durante a usinagem. Essa classe é usada em recipientes criogênicos, equipamentos de processamento químico e peças de fuselagem onde a alta resistência e a tenacidade são essenciais.

Grau 5 (Ti6Al4V)

O Ti6Al4V é uma liga de titânio alfa-beta com 6% Al e 4% V; esse material tem boas propriedades mecânicas, incluindo alta resistência, conformabilidade razoável e boa resistência à corrosão. É usado em usinas de energia, plataformas offshore, navios e peças de navios, produtos aeroespaciais de alta resistência e assim por diante. O titânio grau 5 é aplicado em todas as áreas em que é necessário alto desempenho em várias condições ambientais.

Grau 6 (Ti 5Al-2.5Sn)

A liga de titânio grau 6 tem boa estabilidade e alta resistência e pode ser unida rapidamente, especialmente em altas temperaturas de operação. Isso a torna ideal para uso em fuselagens, motores a jato e outras peças e componentes aeroespaciais em que a resistência do material é de extrema importância. Devido à sua capacidade de lidar com altas temperaturas e condições de estresse, ele é adequado para condições rigorosas.

Grau 7 (Ti-0,15Pd)

Ao comparar o Grau 2 com o Grau 7, o último contém paládio para melhorar as propriedades de corrosão, principalmente em aplicações químicas. Ele tem boas características de conformação e soldagem e, devido à sua resistência a agentes corrosivos, é amplamente utilizado em equipamentos de processamento químico em que a resistência e a durabilidade são essenciais.

Grau 11 (Ti-0,15Pd)

Da mesma forma que o titânio de Grau 7 anterior, a liga de titânio de Grau 11 tem maior ductilidade e menor aceitação de impurezas. Ela é usada em aplicações marítimas e na fabricação de cloratos devido à sua natureza não corrosiva e compatibilidade com a água salgada. O titânio de grau 11 é menos potente do que o titânio de grau 7 e, portanto, é usado onde a flexibilidade e a resistência à corrosão são necessárias.

Grau 12 (Ti 0,3 Mo 0,8 Ni)

A liga de titânio grau 12 contém molibdênio e níquel e é soldável; tem alta resistência a altas temperaturas e boa resistência à corrosão. É usada em cascas e trocadores de calor, peças marítimas, peças de aeronaves e outros setores devido à sua resistência mecânica, que permite que resista ao meio ambiente.

Grau 23 (Ti6Al4V-ELI)

O titânio intersticial extrabaixo ou titânio Grau 23 não é exatamente como o Grau 5 e tem melhor biocompatibilidade e resistência à fratura do que o Grau 5. Devido à sua alta pureza, ele pode ser usado em aplicações médicas, como implantes ortopédicos, grampos cirúrgicos e aparelhos ortodônticos, em que a compatibilidade com os tecidos do corpo e a resistência são fundamentais.

Vantagens de escolher o titânio para peças de usinagem CNC

De todos esses materiais, o titânio pode ser destacado na usinagem CNC devido às peculiaridades que o tornam adequado para setores específicos. Sua biocompatibilidade aprimorada o torna muito importante na medicina, pois garante que os implantes não sejam expulsos do corpo. Essa qualidade é altamente resistente à corrosão, o que torna o titânio valioso nos setores de processamento marítimo e químico, nos quais a capacidade do material de durar muito tempo é fundamental.

Outra propriedade do titânio é sua alta relação resistência/peso, que é muito útil nos setores aeroespacial e automotivo, onde a redução do peso e o aumento da resistência são significativos para melhorar o desempenho e a eficiência do equipamento. Sua alta ductilidade permite geometrias complexas e perfis complexos necessários para usos específicos em vários setores. Entretanto, o titânio é fácil de usinar, de modo que as peças podem ser produzidas com grande precisão e alta confiabilidade para atingir os níveis de tolerância desejados.

Desafios na usinagem de titânio

Não é fácil trabalhar com ligas de titânio porque os seguintes desafios provavelmente serão enfrentados durante a usinagem do material. Ele tem alta reatividade química e escoriação, o que leva à formação de defeitos na superfície, como oxidação e fragilização durante o processo de usinagem, o que compromete a qualidade e a confiabilidade do componente.

O controle do aumento da temperatura e das forças é crucial porque o titânio tem baixa condutividade térmica; o calor se acumula na zona de corte, o que leva a um rápido desgaste da ferramenta e pode influenciar o acabamento da superfície. Além disso, ele apresenta tensões residuais e de endurecimento** após a operação de usinagem, e essas tensões causam instabilidade dimensional e, às vezes, a peça falha.

Dicas valiosas para uma usinagem eficiente de titânio

No entanto, alguns fatores críticos devem ser controlados para otimizar a usinagem de titânio, pois isso não é fácil. A fixação das peças de trabalho ajuda a minimizar as vibrações e a vibração da ferramenta e, portanto, aumenta a precisão e o acabamento da superfície das peças de trabalho. O uso de ferramentas altamente pré-carregadas e de ferramentas de corte curto reduz a quantidade de deflexão e, portanto, a precisão é obtida mesmo em uma peça problemática.

A seleção de ferramentas de corte específicas para titânio com revestimentos melhores, como TiCN ou TiAlN, melhora a resistência ao desgaste. Isso aumenta a durabilidade das ferramentas e a eficiência e o custo do processo. Portanto, é necessário controlar o estado das ferramentas e, se necessário, substituí-las por novas para manter a alta qualidade das peças usinadas e não aumentar a taxa de desgaste da ferramenta durante a produção longa.

O controle dos parâmetros de corte, como taxas de avanço, velocidades do fuso e cargas de cavacos, é fundamental para minimizar a geração de calor e o desgaste da ferramenta. A aplicação de um suprimento adequado de refrigerante na zona de corte ajuda no fluxo de cavacos e mantém as temperaturas de corte mais baixas, reduzindo, assim, a falha das ferramentas e a rugosidade da superfície.

A otimização dos parâmetros de corte, como a profundidade axial de corte e a profundidade radial de corte, aumenta a taxa de remoção de material e reduz as forças de corte e a geração de calor, tornando a usinagem de titânio um processo confiável. Portanto, pode-se dizer que a usinagem de titânio não é uma tarefa fácil. Ainda assim, devido às suas propriedades específicas e aos métodos de usinagem corretos, ele é indispensável nos setores que exigem peças usinadas por CNC de alta resistência, alta temperatura e alta confiabilidade.

Distinções na usinagem de titânio em relação a outros materiais

Na categoria de metais, o titânio tem uma das características mais notáveis: sua resistência. Portanto, todos os setores que exigem elementos e peças de alto estresse devem ser usados em condições adversas. Isso o torna ainda mais desejável em diferentes setores devido à sua alta resistência ao calor e à corrosão.

Resistência e durabilidade

Em comparação com outros metais, o titânio tem maior resistência à tração e é usado em aplicações em que é necessária alta resistência a altas temperaturas. Enquanto o aço pode ser classificado de acordo com os elementos de liga, e suas características podem diferir significativamente do material primário, o titânio pode ser usado em sua forma pura ou como uma liga, sendo a mais popular o Grau 5 (Ti 6Al-4V), que responde por 50% do consumo de titânio no mundo.

Considerações sobre custos

No entanto, o titânio tem sua principal desvantagem: o custo ainda é consideravelmente mais alto do que o de outros materiais, como aço ou alumínio. Esses materiais são comumente usados por engenheiros e fabricantes, onde o fator custo se torna muito importante e a aplicação não exige a qualidade superior do material. Por exemplo, o aço tem capacidade de soldagem, força e resistência à corrosão, o que o torna ideal para uso em estruturas e residências.

Comparação com o aço

O aço inoxidável e outras ligas de aço são valorizados por sua capacidade de soldagem, resistência e variedade de usos em tudo, desde itens domésticos até a construção civil. Entretanto, o aço inoxidável é mais pesado que o titânio. Portanto, assim como o titânio forte e leve, ele não pode ser usado quando o peso é um fator importante.

Comparação com o alumínio

O alumínio é semelhante ao titânio, pois oferece uma alta relação resistência/peso e é altamente resistente à corrosão, embora não seja tão caro. Ele é preferido nos casos em que é necessário realizar um trabalho extenso a um custo menor e em que a fabricação da estrutura é fácil. O alumínio é mais condutor elétrico e térmico do que a maioria dos outros metais. Portanto, pode ser usado em aplicações de transferência de calor e eletricidade, mas não é tão forte ou resistente ao calor quanto o titânio.

Resistência à corrosão

Vale ressaltar que o titânio tem uma resistência à corrosão muito alta entre todos os metais conhecidos, e seu uso é preferido quando essa característica é crucial. O titânio, quando exposto ao ar, desenvolve uma camada de óxido que aumenta sua durabilidade e resistência a atmosferas corrosivas. Esse recurso de autorreparação torna o titânio muito adequado para uso em situações que exigem uso prolongado e pouca ou nenhuma manutenção.

Aplicações de peças usinadas de titânio

As peças usinadas de titânio são preferidas porque são duráveis, anticorrosivas e têm uma boa aparência. Essas propriedades as tornam adequadas para uso em muitos setores e campos.

Indústria marítima/naval

O titânio é um dos materiais mais resistentes à corrosão e, portanto, é muito adequado para uso no setor marítimo. Algumas áreas de aplicação são eixos de hélices, robótica subaquática, equipamentos de montagem, válvulas de esfera, trocadores de calor marítimos, tubulações de sistemas de incêndio, bombas, revestimentos de chaminés de exaustão e sistemas de resfriamento a bordo. Isso possibilita a durabilidade e a eficiência de várias peças e acessórios marítimos.

Aeroespacial:

No setor aeroespacial, o titânio é altamente valorizado por sua alta relação resistência/peso, excelente resistência à corrosão e capacidade de suportar temperaturas extremas. Esses atributos o tornam adequado para peças aeroespaciais críticas, incluindo assentos, turbinas, eixos, válvulas, carcaças, peças de filtro e geração de oxigênio. Nessas aplicações, é possível notar o uso de material de titânio que oferece os benefícios de baixa densidade, alta resistência e desempenho aceitável sob alta tensão.

Automotivo:

Embora o alumínio seja frequentemente preferido no setor automotivo devido à sua disponibilidade e custo-benefício, o titânio ainda desempenha um papel significativo na produção de peças automotivas de alto desempenho. Nos motores de combustão interna, válvulas, molas de válvulas, retentores, suportes de parada de carro, porcas de orelha suspensa, pinos de pistão do motor, molas de suspensão, pistões de pinça de freio, balancins de motor e bielas são fabricados com titânio e suas ligas. O titânio nessas peças aumenta a eficiência e a durabilidade dos automóveis e, portanto, é incorporado ao processo de fabricação.

Médico e odontológico:

Os setores médico e odontológico dependem do titânio por sua excelente resistência à corrosão, baixa condutividade elétrica e compatibilidade com níveis fisiológicos de pH. O titânio é aplicado na fabricação de diversos dispositivos e implantes médicos, incluindo parafusos ósseos cônicos, retos ou auto-roscantes para aplicações ortopédicas e odontológicas, parafusos cranianos para sistemas de fixação craniana, hastes de fixação da coluna vertebral, conectores e placas e pinos ortopédicos. O titânio é usado nessas funções vitais devido à sua compatibilidade com o corpo humano e à sua resistência, o que garante a segurança do paciente e a longevidade do equipamento.

Em conclusão

Com base nas observações acima, pode-se concluir que, embora o titânio seja um material que não é fácil de usinar, os problemas associados a ele podem ser superados com o uso de ferramentas e técnicas adequadas. A CNM oferece consultoria e serviços em usinagem de magnésioA CNM fornece usinagem de titânio para que suas operações sejam práticas e eficientes. Escolha a CNM para sua empresa confiável Usinagem de titânio na China parceiro no domínio das peculiaridades de titânio usinagem e aumentar os resultados do seu trabalho.