Lidando com o titânio:um guia para usinagem de titânio e suas ligas

Na indústria de fabricação de hoje, o titânio e suas ligas tornaram-se essenciais em aplicações aeroespaciais, médicas, automotivas e de armas de fogo. Este metal popular é resistente à ferrugem e produtos químicos, é reciclável e é extremamente forte para seu peso. No entanto, existem vários desafios que devem ser considerados ao usinar titânio e selecionar as ferramentas e parâmetros apropriados para o trabalho.

Variedades de titânio

O titânio está disponível em muitas variedades, incluindo quase 40 graus ASTM, bem como várias ligas adicionais. Os graus 1 a 4 são considerados titânio comercialmente puro com requisitos variados de resistência à tração final. Grau 5 (Ti6Al4V ou Ti 6-4) é a combinação mais comum, com 6% de alumínio e 4% de vanádio. Embora o titânio e suas ligas sejam frequentemente agrupados, existem algumas diferenças importantes entre eles que devem ser observadas antes de determinar a abordagem de usinagem ideal.

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Preocupações com o titânio

Retenção de trabalho

Embora o titânio possa ter propriedades de material mais desejáveis ​​do que o aço comum, ele também se comporta de forma mais flexível e geralmente não é tão rígido quanto outros metais. Isso requer um aperto seguro nas peças de titânio e uma configuração da máquina tão rígida quanto possível. Outras considerações incluem evitar cortes interrompidos e manter a ferramenta em movimento em todos os momentos de contato com a peça de trabalho. Permanecer em um furo perfurado ou parar uma ferramenta próxima a uma parede perfilada fará com que a ferramenta esfregue – criando excesso de calor, endurecendo o material e causando desgaste prematuro da ferramenta.

Geração de calor

O calor é um inimigo formidável, e a geração de calor deve ser considerada ao selecionar velocidades e alimentações. Embora os graus comercialmente puros de titânio sejam mais macios e gomosos do que a maioria de suas ligas, a adição de elementos de liga normalmente aumenta a dureza do titânio. Isso aumenta as preocupações com o calor gerado e o desgaste da ferramenta. Manter uma carga de cavacos maior e evitar ajudas de fricção desnecessárias com o desempenho da ferramenta nas ligas de titânio mais duras e minimizará a quantidade de encruamento produzido. Escolher um RPM mais baixo, combinado com uma carga de chip maior, pode proporcionar uma redução significativa na temperatura quando comparado a opções de velocidade mais alta. Devido às suas propriedades de baixa condução, manter as temperaturas no mínimo colocará menos estresse na ferramenta e reduzirá o desgaste. O uso de refrigeração de alta pressão também é um método eficaz para reduzir a geração de calor na usinagem de titânio.

Estas tampas da árvore de cames foram feitas sob medida em titânio para Mitsubishi Evos.
Foto cortesia de @RebootEng (Instagram)

Aborrecimento e Vantagem Construída

O próximo obstáculo a considerar é que o titânio tem uma forte tendência a aderir a uma ferramenta de corte, criando uma aresta postiça. Este é um problema complicado que pode ser reduzido usando grandes quantidades de refrigeração de alta pressão direcionadas diretamente para a superfície de corte. O objetivo é remover os cavacos o mais rápido possível para evitar o novo corte de cavacos e manter as ranhuras limpas e livres de detritos. A escoriação é uma grande preocupação nos graus comercialmente puros de titânio devido à sua natureza “gomosa”. Isso pode ser resolvido usando as estratégias mencionadas anteriormente, como alimentação contínua em todos os momentos de contato da peça e uso de refrigerante de alta pressão em abundância.

Soluções de titânio

Embora as principais preocupações ao usinar titânio e suas ligas possam mudar, os métodos para mitigá-las permanecem um pouco constantes. As principais ideias são evitar escoriações, geração de calor, encruamento e deflexão da peça ou ferramenta. Use muito refrigerante em alta pressão, mantenha as velocidades baixas e altas, mantenha a ferramenta em movimento quando em contato com a peça de trabalho e use uma configuração o mais rígida possível.

Além disso, selecionar um revestimento de ferramenta adequado pode ajudar a tornar seu trabalho bem-sucedido. Com o alto calor gerado durante as operações de usinagem de titânio, ter um revestimento que possa lidar adequadamente com a temperatura é fundamental para manter o desempenho durante uma operação. O revestimento adequado também ajudará a evitar escoriações e evacuar os cavacos de forma eficaz. Revestimentos como o Nitreto de Alumínio Titânio (AlTiN Nano) da Harvey Tool produzem uma camada de óxido em altas temperaturas e aumentarão a lubricidade da ferramenta.

Soluções de ferramentas

A Helical Solutions oferece a linha HVTI-6 de ferramentas otimizadas para Fresamento de Alta Eficiência (HEM) em Titânio e suas ligas. O HVTI-6 da Helical apresenta seu revestimento Aplus que oferece maior lubricidade e resistência a altas temperaturas para maior vida útil da ferramenta e velocidades e avanços mais rápidos.

À medida que o titânio e suas muitas ligas continuam a crescer em uso em vários setores, mais maquinistas terão a tarefa de cortar esse material difícil. No entanto, o gerenciamento de calor e a evacuação apropriada de cavacos, quando combinados com o revestimento correto, permitirão uma execução bem-sucedida.