Dominando a Usinagem CNC de Titânio: Seleção de Liga e Dicas de Ferramentas para Peças Duráveis

Você está considerando titânio como material base para seu próximo design? Ou talvez tenha ouvido falar sobre as dificuldades de usinar peças de titânio e não tem certeza de quais graus de titânio podem ser usados em usinagem CNC? Se você respondeu sim a qualquer uma destas perguntas, você veio ao lugar certo.

O titânio é um material magnífico, e devido às suas propriedades excepcionais e alta biocompatibilidade, é amplamente usado nas indústrias aeroespacial e biomédica. No entanto, da mesma forma que suas propriedades físicas tornam o titânio ótimo, elas também afetam o processo de usinagem CNC. Em comparação com outros materiais e metais, o titânio requer um procedimento de fabricação bem planejado e dedicado.

Este artigo ajudará você a entender o processo de usinagem de titânio, incluindo entender as propriedades deste metal, alguns dos graus de titânio que você deve considerar, e até algumas dicas sobre como manuseá-lo.

Considerações para Usinagem de Peças de Titânio

O titânio ganhou popularidade nos últimos anos por causa de sua valiosa capacidade de fazer produtos leves, de alta resistência e altamente resistentes à corrosão. Peças feitas de titânio tendem a durar mais enquanto mantêm um desempenho melhor que outros materiais. Além disso, o titânio é não tóxico.

No entanto, o titânio também não é perfeito. É um mau condutor térmico, e quando sua superfície não recebe tratamento adequado, pode ser facilmente danificada. Além disso, o processo de usinagem geralmente deixa marcas de vibração (chatter marks).

Tudo isso contribui para a pobre usinabilidade do titânio. Ainda assim, felizmente usinadores em todo o mundo estudaram as propriedades do titânio relativas a outros metais e encontraram maneiras de melhorar o processo de fabricação.

Por exemplo, usinar titânio requer uma estratégia cautelosa de dissipação de calor. Para resolver isso, especialistas em usinagem CNC estabeleceram que aumentar o número de flautas na ferramenta de corte é eficaz ao usinar peças de titânio. Quatro a seis flautas são usadas para outros metais, mas o titânio frequentemente requer dez ou até mais.

Além disso, para abordar a alta resistência e resfriamento pobre do titânio, usinadores usam ferramentas revestidas com nitreto de titânio e alumínio (TiAlN) ou carbonitreto de titânio (TiCN).

Em resumo, especialistas aconselham que a chave fundamental para usinar titânio é paciência. Para manter o acúmulo de calor sob controle, reduzir o chatter na terminação da superfície, evitar danos à peça e manter o processo de usinagem seguro, sugere-se reduzir a velocidade para um nível seguro.

Os 10 Graus de Titânio Mais Comuns para Usinagem CNC

Devido à demanda crescente por titânio, vários graus usináveis foram desenvolvidos na indústria. Eles são diferenciados com base no conteúdo de titânio puro e outros elementos que contêm, como oxigênio, paládio, níquel ou molibdênio.

Com diferentes elementos de liga vêm diferentes propriedades mecânicas para cada grau de titânio, significando que você pode escolher o grau de titânio certo para sua aplicação. Confira a tabela a seguir para descobrir mais e entender mais sobre a usinabilidade do titânio!

Tabela 1

Liga/Grau	Descrição	Vantagens	Desvantagens	Aplicações
Grau 1 Titânio comercialmente puro com baixo teor de oxigênio.	Um dos graus de titânio mais comumente usados. É a liga de titânio mais dúctil e macia.	Excelente conformabilidade e usinabilidade relativa, resistência à corrosão e tenacidade ao impacto.	Resistência menor comparada aos outros graus de titânio.	Processamento químico, dessalinização, indústria médica, peças automotivas, estrutura de fuselagem.
Grau 2 Titânio comercialmente puro com teor padrão de oxigênio.	Titânio puro, conhecido como o cavalo de batalha da indústria do titânio.	Alta resistência à corrosão, boa soldabilidade, resistência, ductilidade e conformabilidade. Alta usinabilidade relativa.	Não tão forte quanto outros graus de titânio, mas mais forte que o grau 1.	Motores de aeronaves, processamento de hidrocarbonetos, fabricação de clorato, indústria médica.
Grau 3 Titânio comercialmente puro com teor médio de oxigênio.	O grau 3 é o menos usado comercialmente, mas possui boas propriedades mecânicas.	Alta resistência e resistência à corrosão. Boa usinabilidade relativa.	Menor conformabilidade que graus 1 e 2.	Indústria médica, indústria marinha, estruturas aeroespaciais.
Grau 4 Titânio comercialmente puro com alto teor de oxigênio.	Conhecido como o mais forte dos quatro graus comercialmente puros.	Resistência muito alta e resistência à corrosão. Usinabilidade relativa aceitável.	Difícil de usinar, requer velocidades lentas, alto fluxo de refrigerante e altas taxas de avanço.	Vasos criogênicos, trocadores de calor, equipamentos CPI, hardware cirúrgico, componentes de fuselagem.
Grau 5 Liga de titânio — Ti6Al4V	Esta é a liga de titânio mais comumente usada. Contém 6% de alumínio e 4% de vanádio.	Alta resistência à corrosão e alta conformabilidade. Pobre usinabilidade relativa.	Menos forte que as outras ligas.	Estruturas críticas de fuselagem, geração de energia, aplicações marítimas e offshore.
Grau 6 Liga de titânio — Ti5Al-2.5Sn	A mais comumente usada para aplicações de fuselagem e motor a jato.	Boa soldabilidade, estabilidade e resistência a temperaturas elevadas.	Resistência intermediária para padrões de liga de titânio.	Aplicações de fuselagem e motor a jato, contenção de gás líquido e propelente para foguetes e veículos espaciais.
Grau 7 Liga de titânio, às vezes considerada "pura" — Ti-0.15Pd	Semelhante ao grau 2, mas este contém pequenas quantidades de paládio, aumentando a resistência à corrosão.	Resistência à corrosão extremamente boa, excelente soldabilidade e conformabilidade.	Não tão forte quanto outras ligas de titânio.	Componentes de equipamentos de processamento e produção química.
Grau 11 Liga de titânio, às vezes considerada "pura" — Ti-0.15Pd	Semelhante ao Grau 7, mas com tolerância menor para outras impurezas.	Excelente resistência à corrosão, ductilidade e conformabilidade ótimas.	Resistência ainda menor relativa ao grau 7.	Aplicações marítimas, fabricação de clorato, dessalinização.
Grau 12 Liga de titânio — Ti0.3Mo0.8Ni	Esta liga altamente durável contém 0,3% de molibdênio e 0,8% de níquel.	Ótima soldabilidade, excelente resistência a altas temperaturas, excelente resistência à corrosão.	Custa mais que as outras ligas.	Cascas e trocadores de calor, aplicações hidrometalúrgicas, componentes de aeronaves e marítimos.
Grau 23 Liga de titânio — T6Al4V-ELI	Também conhecido como TAV-EIL no mercado, que significa Extra Low Interstitial. É semelhante ao Grau 5 mas com pureza mais alta.	Ótima ductilidade e conformabilidade, boa tenacidade à fratura. Biocompatibilidade ótima. Pobre usinabilidade relativa.	Tem resistência menor que as outras Ligas de Titânio.	Pinos e parafusos ortopédicos, cabos ortopédicos, grampos cirúrgicos, aparelhos ortodônticos.

Escolhendo e Trabalhando com o Grau Certo de Titânio

Como você pode ter notado, escolher o titânio mais adequado para seu produto depende das propriedades e aplicações que você deseja. Se você está tentando desenvolver produtos para aplicações médicas, pode querer escolher o titânio grau 23. Alternativamente, se você está procurando uma peça com excelente desempenho a temperaturas elevadas, pode querer trabalhar com o titânio grau 6.

Lembre-se apenas que ligas de titânio requerem usinagem cuidadosa, que deve ser realizada por especialistas treinados. Em contraste com metais de usinagem livre como Latão C360 ou Aço SS416, trabalhar com titânio requer experiência, paciência e as ferramentas corretas.

Se você quer encontrar um especialista para ajudar com sua peça de titânio, não procure além dos especialistas disponíveis para ajudar a fornecer serviços de usinagem CNC.