Traitement du titane : propriétés initiales du matériau, difficultés et types de traitement, principe de fonctionnement, techniques et recommandations de spécialistes

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-02 13:54

Aujourd'hui, il existe un groupe de métaux pour lesquels il est nécessaire de créer des conditions particulières avant de commencer à travailler avec eux. L'usinage du titane entre dans cette catégorie de travaux. Toutes les difficultés et caractéristiques du processus sont dues au fait que ce matériau se caractérise par une dureté accrue.

Description

Le titane se caractérise par sa solidité, sa couleur argentée et sa résistance extrême au processus de rouille. Du fait qu'un film de TiO_{2 se forme à la surface du métal, il a une bonne résistance à toutes les influences extérieures. Seule l'influence de substances contenant des alcalis dans leur composition peut affecter négativement les propriétés du titane. Au contact de ces produits chimiques, la matière première perd ses caractéristiques de résistance.}

En raison de la haute résistance du produit, lors du tournage du titane, il est nécessaire d'utiliser un outil en alliage ultra-dur et d'autres conditions spéciales lors du travail sur un tour CNC.

Que dois-je prendre en compte lors du traitement ?

S'il est nécessaire de travailler avec du titane, les propriétés suivantes doivent être prises en compte:

• Le premier colle. L'usinage du titane à l'aide d'un tour crée des températures élevées, ce qui fait fondre le matériau et le coller à l'outil de coupe.
• Pendant le traitement, de la fine poussière dispersée se produit également. Il peut exploser et il est donc très important de suivre strictement toutes les règles de sécurité pendant le fonctionnement.
• Afin d'effectuer le processus de coupe de haute qualité d'un métal aussi résistant, un outil est nécessaire qui peut fournir le mode approprié.
• Il est également nécessaire de sélectionner un outil spécial pour la coupe car le titane se caractérise par une faible conductivité thermique.

Une fois le traitement du titane terminé, la pièce finie est généralement chauffée, après quoi on la laisse refroidir à l'air libre. Ainsi, un film protecteur est créé sur la surface du matériau, qui a été décrit ci-dessus.

Classification des méthodes de traitement

Pour couper de telles matières premières, un outil spécial est nécessaire, ainsi qu'un tour CNC. Le processus lui-même est divisé en plusieurs opérations, chacune étant réalisée selon sa propre technologie.

Quant aux opérations elles-mêmes, elles peuvent être basiques, intermédiaires ou préliminaires.

Lors du traitement du titane sur des machines, vous devez vous rappeler que des vibrations se produisent à ce moment. Afin de partiellementPour résoudre ce problème, vous pouvez fixer la pièce en plusieurs étapes et le faire aussi près que possible de la broche. Pour réduire l'influence de la température sur le processus d'usinage, il est recommandé d'utiliser des fraises en carbure à grain fin non revêtues et des plaquettes spéciales PVD. Ici, il convient de prêter attention au fait que lors du traitement du titane par découpe, de 85 à 90% de toute l'énergie sera convertie en chaleur, qui sera absorbée par les copeaux, la pièce en cours de traitement, les fraises et le liquide qui est destiné au refroidissement. Habituellement, la température dans la zone de travail atteint 1000-1100 degrés Celsius.

Ajuster les paramètres de traitement

Lors du traitement d'un matériau aussi résistant, il y a trois paramètres principaux à prendre en compte:

• angle de fixation de l'outil de travail;
• avance;
• vitesse de coupe.

Si vous ajustez ces paramètres, vous pouvez les utiliser pour modifier la température de traitement. Sous différents modes de traitement, différents paramètres de ces caractéristiques sont observés.

Pour le prétraitement avec une coupe de la couche supérieure jusqu'à 10 mm, une tolérance de 1 mm est autorisée. Pour travailler dans ce mode, les paramètres suivants sont généralement définis. Premièrement, l'angle de fixation est de 3 à 10 mm, et deuxièmement, la vitesse d'avance est de 0,3 à 0,8 mm, et la vitesse de coupe est réglée sur 25 m/min.

Une version intermédiaire du traitement du titane consiste à couper la couche supérieure de 0,5 à 4 mm, ainsi qu'à former une couche uniforme de 1 mm de tolérance. Angle de fixation 0,5-4 mm, dimension d'alimentation 0,2-0,5 mm, vitesse d'avance 40-80 m/min.

La principale option de traitement est la suppression d'une couche de 0,2 à 0,5 mm, ainsi que la suppression des tolérances. La vitesse de travail est de 80-120 m/min, l'angle de fixation est de 0,25-0,5 mm et la vitesse d'alimentation est de 0,1-0,4 mm.

Il est également très important de noter ici que l'usinage du titane sur de tels équipements est toujours effectué uniquement lorsqu'une émulsion de refroidissement spéciale est fournie. La substance est fournie sous pression à l'outil de travail. Ceci est nécessaire pour créer un mode de fonctionnement à température normale.

Outil de traitement

Les exigences pour l'outil de traitement des matériaux sont assez élevées. Le plus souvent, le traitement du titane et des alliages est effectué à l'aide de fraises à tête amovible, et elles sont installées sur des machines à commande numérique. Pendant le fonctionnement, l'outil de travail est soumis à une usure abrasive, adhésive et diffuse. Une attention particulière doit être accordée à l'usure diffuse, car à ce moment, le processus de dissolution du matériau de coupe et de l'ébauche en titane a lieu. Ces processus sont plus actifs si la température est comprise entre 900 et 1 200 degrés Celsius.

Outils requis

Une caractéristique du traitement du titane est également qu'il est nécessaire de sélectionner un outil de travail en fonction du mode de fonctionnement sélectionné.

Pour travailler en mode préliminaire, les inserts les plus couramment utilisés sont les iC19 ronds ou carrés. Ces plaques sont fabriquées à partir d'un alliage spécial, marqué H13A et sans revêtement.

Afin de traiter avec succès le titane de manière intermédiaire, il est déjà nécessaire d'utiliser uniquement des plaquettes rondes du même alliage H13A ou de l'alliage GC1155 avec un revêtement PDV.

Pour la méthode de traitement de base la plus responsable, on utilise des buses rondes avec des arêtes de coupe meulées, qui sont faites d'alliages H13A, GC 1105, CD 10.

Il est important d'ajouter que lors de l'usinage sur des tours CNC, le plus petit écart par rapport à la forme de la pièce spécifiée dans les termes de référence est autorisé. Le plus souvent, les éléments fabriqués à partir d'un tel alliage ne présentent aucun écart par rapport à la norme.

Problème de traitement principal

Le principal problème rencontré dans le traitement de cette matière première est le collage et les éraflures sur l'outil. De ce fait, le traitement thermique du titane est très difficile. De plus, de nombreux problèmes sont causés par le fait que le métal a une très faible conductivité thermique. Du fait que les autres métaux résistent beaucoup moins bien à la chaleur, au contact du titane, ils forment le plus souvent un alliage. C'est la principale raison de l'usure rapide de l'outil. Afin de réduire quelque peu les éraflures et le collage, ainsi que de détourner une partie de la chaleur générée, les experts recommandent de procéder comme suit:

• Premièrement, vous devez utiliser du liquide de refroidissement;
• deuxièmement, lors de l'affûtagedes pièces à usiner, par exemple, des outils fabriqués dans les mêmes matériaux résistants doivent être utilisés;
• troisièmement, lors du traitement des matières premières avec des couteaux, la vitesse est considérablement réduite pour réduire la chaleur.

Oxydation et nitruration du titane

Il vaut la peine de commencer par la nitruration du titane, car ce type de traitement est beaucoup plus difficile que l'oxydation. Le processus technologique est le suivant. Le produit en titane est chauffé à 850-950 degrés Celsius, après quoi la pièce doit être placée dans un environnement contenant de l'azote pur pendant plusieurs jours. Après cela, un film de nitrure de titane se forme à la surface de l'élément, en raison des réactions chimiques qui auront lieu au cours de ces jours. Si tout s'est bien passé, un film doré apparaîtra sur le titane, qui se distinguera par une résistance accrue et une résistance à l'abrasion.

Quant à l'oxydation du titane, la méthode est très courante et appartient, comme la précédente, au traitement thermique du titane. Le début du processus n'est pas différent de la nitruration, la pièce doit être chauffée à une température de 850 degrés Celsius. Mais le processus de refroidissement ne se produit pas progressivement et en milieu gazeux, mais brutalement et avec l'utilisation d'un liquide. Ainsi, il est possible d'obtenir un film à la surface du titane, qui sera solidement collé à celui-ci. La présence de ce type de film sur la surface entraîne une augmentation de la résistance et de la résistance à l'abrasion de 15 à 100 fois.

Pièces de connexion

Dans certains cas, les produits en titane font partie d'un grandconceptions. Cela suggère qu'il est nécessaire de connecter différents matériaux.

Afin de connecter les produits à partir de cette matière première, quatre méthodes principales sont utilisées. Le principal est le soudage, le brasage est également utilisé, une méthode de connexion mécanique impliquant l'utilisation de rivets et d'une connexion boulonnée. À ce jour, la principale méthode de traitement pour connecter des produits en une seule structure est le soudage dans un environnement de gaz inerte ou des flux spéciaux sans oxygène.

Comme pour le soudage, cette méthode n'est utilisée que si le soudage est impossible ou peu pratique. Ce processus est compliqué par certaines réactions chimiques qui se produisent à la suite de la soudure. Pour réaliser une connexion mécanique avec des boulons ou des rivets, vous devrez également utiliser un matériau spécial.