Inconel x titânio:entendendo os casos de uso de metais de alta especificação

Inconel e titânio são metais de alta especificação adequados para uma ampla variedade de aplicações de alta tensão e corrosivas. Embora ambos tenham propriedades físicas e mecânicas desejáveis ​​que os tornam adequados para condições extremas, o Inconel e o titânio são metais muito diferentes. Aqui, veremos as principais propriedades, preocupações de fabricação e casos de uso que diferenciam o Inconel do titânio.

Inconel

Inconel é um nome comercial para uma família de superligas de níquel-cromo fabricadas pela Special Metals Corporation. Tem uma tolerância incrivelmente alta para temperaturas extremas e pode suportar cerca de 2.000°F (dependendo da liga) sem perder força. Também funciona bem em temperaturas criogênicas.

Além de seu desempenho em temperaturas extremas, o Inconel possui excelentes propriedades mecânicas em temperatura ambiente. O Inconel 725, por exemplo, tem uma resistência à tração de até 180 ksi – o dobro da resistência do aço estrutural. Algumas ligas de Inconel, como o Inconel 718, são endurecidas por precipitação para aumentar ainda mais sua resistência. O Inconel também é altamente resistente à corrosão, incluindo oxidação, pitting, corrosão em frestas e rachaduras por corrosão.

As propriedades do Inconel o tornam um metal valioso para as condições mais exigentes. No entanto, como a maioria das superligas, é significativamente mais caro do que os metais comuns, como aço, alumínio e titânio.

Inconel de usinagem

A resistência que torna o Inconel um material tão valioso para condições extremas também o torna difícil de usinar. É excepcionalmente duro e propenso a endurecimento durante a usinagem, o que pode danificar as ferramentas de corte e deformar a peça de trabalho.

O Inconel de alívio de tensão por meio da solução antes da usinagem pode ajudar a reduzir a dureza da superfície e limitar o endurecimento do trabalho, reduzindo a tensão e o desgaste das ferramentas. O ferramental de cerâmica é recomendado, pois é capaz de cortes rápidos e contínuos que minimizam o endurecimento do trabalho. Também é importante evitar bicar, o que pode aumentar o endurecimento por trabalho.

Inconel de soldagem

A maioria dos Inconel é difícil de soldar porque as soldas tendem a rachar. No entanto, certas ligas Inconel são projetadas para serem soldáveis. Estes são geralmente TIG (gás inerte de tungstênio) soldados com Inconel 625, a liga Inconel mais soldável, como metal de adição. Embora a soldagem TIG normalmente não exija um enchimento, é recomendado para a soldagem Inconel devido à dificuldade de fundir duas peças sem quebrá-las.

Aplicativos do Inconel

Devido à sua alta resistência química e à temperatura, o Inconel é ideal para uma variedade de aplicações aeroespaciais, de petróleo e gás e marítimas. Alguns casos de uso comuns do Inconel incluem:

• Escapes de motores a jato.
• Turbinas.
• Acoplamentos de escape.
• Pilhas de flare.
• Tubulação de gás natural.
• Pás de hélices marítimas.
• Fixadores aeroespaciais e marítimos.
• Peças de máquinas pesadas.

O Inconel é um material ideal sempre que temperaturas extremas e resistência à corrosão são necessárias, especialmente quando altas temperaturas podem degradar a força e a resistência à oxidação de outros metais.

Titânio

O titânio é um metal elementar com uma relação resistência-peso excepcionalmente alta, tornando-o muito útil para aplicações onde a minimização do peso é crítica, como componentes estruturais aeroespaciais. O titânio é tão forte quanto o aço, mas apenas metade do peso. No entanto, essas propriedades têm um preço mais alto do que os metais mais comuns, como alumínio e aço, embora geralmente sejam muito mais baratos que o Inconel.

O titânio não reage com oxigênio e água em temperatura ambiente. Assim como o Inconel, o titânio forma uma camada de oxidação passiva em sua superfície que protege o material. Isso torna o titânio extremamente resistente à corrosão, mesmo contra ácidos fortes como os ácidos sulfúrico e clorídrico. Além disso, o titânio também é biocompatível e não tóxico, por isso é usado para muitas aplicações médicas.

O titânio está disponível em graus comercialmente puros e ligados. A liga mais comum, Ti 6Al-4V, é ligada com alumínio e vanádio e representa cerca de metade de todo o titânio usado globalmente. Esta e outras ligas de titânio são projetadas para serem mais duras, mais fortes e/ou mais fáceis de trabalhar do que o titânio puro. O titânio comercialmente puro (CP) é mais macio e dúctil que a liga de titânio, mas sua resistência à corrosão é excelente.

Usinagem de titânio

As propriedades que tornam o titânio um metal tão útil também o tornam muito difícil de usinar. Assim como o Inconel, o titânio é suscetível ao encruamento. O titânio CP também é muito gomoso na usinagem e forma cavacos longos e contínuos que podem interferir na ferramenta de corte. Essa característica também o torna suscetível a escoriações. Isso pode ser reduzido usando muita refrigeração de alta pressão para remover os cavacos o mais rápido possível e manter os canais da ferramenta desobstruídos.

Ao usinar titânio, evite cortes interrompidos e mantenha a ferramenta sempre em movimento ao entrar em contato com a peça de trabalho. O contato excessivo fará com que a ferramenta esfregue, criando excesso de calor que leva ao encruamento. A usinagem em velocidade mais baixa e taxa de alimentação mais alta pode reduzir significativamente a geração de calor.

Enquanto o Inconel é extremamente duro e rígido, o titânio é muito mais flexível, de modo que as peças de trabalho exigem uma aderência segura e uma configuração de máquina tão rígida quanto possível. O titânio e suas ligas são muito elásticos, o que causa retorno elástico e trepidação durante a usinagem e pode resultar em um acabamento superficial ruim.

Soldagem de titânio

O titânio e suas ligas são facilmente soldáveis. As técnicas e equipamentos para soldagem de titânio são semelhantes aos de outros metais de alta especificação, como aço inoxidável ou ligas à base de níquel. O titânio, no entanto, requer mais atenção à limpeza e proteção de gás inerte do que outros metais. A contaminação pelo ar pode arruinar as soldas de titânio.

Aplicativos de titânio

As propriedades mecânicas do titânio, particularmente sua relação resistência-peso, são muito úteis nas indústrias aeroespacial e automotiva. O Ti 6AL-4V é responsável por quase metade de todas as ligas usadas em aplicações aeroespaciais. Também é comumente usado na indústria médica devido à sua superior resistência à corrosão e biocompatibilidade.

Alguns usos comuns de titânio incluem:

• Motores e chassis de aeronaves.
• Blindagem.
• Navios da Marinha.
• Nave espacial.
• Mísseis.
• Trem de pouso.
• Condutas de exaustão.
• Juntas artificiais.
• Hardware para fixar ou reparar ossos.
• Dispositivos médicos implantados.
• Equipamento esportivo.
• Quadros de bicicleta.

Inconel e Titânio

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