WFL surmonte les défis de l’usinage du titane

Sep 09, 2023

L'industrie aéronautique représente un segment de marché important pour WFL Millturn Technologies GmbH & Co. KG. Ce secteur industriel requiert de plus en plus de matériaux réputés difficiles à usiner. L'usinage du titane en particulier est un domaine dans lequel WFL brille par sa richesse de savoir-faire.

Matériau aux propriétés particulièresLe titane a toujours imposé des exigences particulières aux outils et aux machines lors du processus de découpe.

Ces dernières années, le titane 3.7165 s'est imposé parmi les matériaux légers en tant que matériau doté de 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 fréquemment 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 présente de bonnes valeurs empiriques et de bonnes données de coupe, son traitement reste l'une des disciplines suprêmes de l'usinage.

Le titan de tous les métaux De nouveaux alliages de titane sont constamment développés pour des applications spéciales et sont souvent basés sur les exigences spécifiques des clients. Plusieurs clients de WFL ont besoin du Titane 5553 (Ti5Al5V5Mo3Cr) pour la production de trains d'atterrissage dans l'industrie aéronautique.

Ce matériau se distingue par ses propriétés améliorées de résistance et de ténacité. Il est également moins sensible aux changements structurels lors du 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 du 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 basses que 60 m/min.

Les défis de l'usinage du titane

Des problèmes tels que la chaleur ponctuelle due à une mauvaise conduction thermique et aux modifications chimiques associées dans le matériau (fragilisation à des températures plus élevées) et à la formation d'arêtes rapportées se produisent dans une plus grande mesure avec ce matériau qu'avec d'autres alliages de titane.

Il est donc important que la vitesse de coupe, l'avance et la profondeur de pénétration soient parfaitement adaptées lorsque l'on travaille avec Ti 5553. L'utilisation de lubrifiants de refroidissement appropriés est tout aussi importante que la stratégie de refroidissement appropriée. Une élimination rapide et continue des copeaux doit être garantie ; la dissipation de la chaleur s'effectue dans une bien plus grande mesure via l'outil.

L'élimination de la peau de forge, appelée « peau d'éléphant » par les experts, constitue 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 superficielle.

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, s'effectuer à une vitesse de coupe faible mais avec une avance relativement élevée et régulière. Il faut dans tous les cas garantir des outils tranchants, serrés et sans vibrations. Les aciers rapides à haute teneur en cobalt, en carbure ou en stellite sont utilisés comme matériaux de coupe.

L'expérience est le facteur décisifTout cela montre que le titane demande beaucoup d’expérience dans le choix et l’utilisation des outils ainsi que dans les stratégies d’usinage.

La capacité à répondre aux aspects critiques de l’usinage lors de la fabrication doit être 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 compte ainsi que les forces de coupe qui se produisent.

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