Usinagem Otimizada de Titânio para Componentes Automotivos, Aeroespaciais e Industriais

O titânio foi descoberto pela primeira vez em 1791, mas não começamos a perceber seu potencial industrial até 1948, quando o governo dos EUA começou a financiar pesquisa de titânio para uso em aviação, aeroespacial e aplicações de defesa. O titânio é um mineral abundante — no entanto, o processo de transformar minério de titânio em titânio puro ou suas ligas é complexo e caro. Você pagará um prêmio por titânio novo e suas ligas comparado a outros metais comuns usados em processos de usinagem e fabricação.

O Titânio Oferece uma Combinação Única de Propriedades

O titânio é renomado por sua relação peso-resistência. É 45% mais leve que o aço, mas igualmente forte, e 60% mais pesado que o alumínio e duas vezes mais forte. O titânio tolera temperaturas extremas devido à sua resistência à fadiga de alto ciclo e ponto de fusão muito alto (1.668°C ou 3.034°F) e também experimenta mudança mínima nas dimensões em ambientes de temperatura extrema devido ao seu baixo coeficiente de expansão térmica. É preferível ao alumínio e aço para muitas aplicações por causa de sua resistência à corrosão, e é frequentemente utilizado na indústria médica porque é biocompatível e não magnético.

Esta combinação de propriedades apresenta alguns desafios quando se trata de transformar titânio comercialmente puro e suas ligas em componentes para equipamentos automotivos, aeroespaciais, industriais, marítimos, médicos e recreativos. O titânio é usinável? Sim, mas você precisará entender como suas propriedades afetam as técnicas de usinagem.

O Titânio é Usinável? Sim, mas Considere Estes Fatores

O titânio é usinável, mas requer considerações especiais sobre os processos de usinagem. Devido às suas propriedades únicas, você precisará ter cautela ao usinar titânio pelas seguintes razões:

• Baixa condutividade térmica pode resultar em acúmulo excessivo de calor nas ferramentas de corte que afetam a qualidade do acabamento e encurtam a vida da ferramenta.
• Tendências de endurecimento por trabalho e adesividade da liga podem criar cavacos longos e contínuos que emaranham a ferramenta.
• Baixo módulo de Young pode causar chatter e retorno elástico que resultam em qualidade superficial ruim.

Usinadores experientes de titânio lidam com esses desafios usando a configuração adequada, as ferramentas certas, equilíbrio de velocidade de corte e avanço, e técnicas de fresamento.

Dropout Ajustável de Mountain Bike de Titânio (Imagem cortesia da Paragon Machine Works)

Seleção e Uso de Ferramentas

A seleção e cuidado adequados das ferramentas são fundamentais para produzir componentes dimensionados com precisão e acabamentos de alta qualidade. Isso pode ser alcançado observando as seguintes recomendações:

• Mantenha arestas de ferramenta afiadas. Ferramentas cegas levam a mais acúmulo de calor, causam rasgo e produzem acabamento superficial ruim.
• Use ferramentas de carboneto com revestimento de deposição de vapor físico (PVD). Este revestimento resiste à adesividade da liga e quebra eficientemente cavacos longos.
• Empregue ferramentas de aço de alta velocidade ou carboneto revestido com nitreto de titânio-alumínio. Estes podem ser ideais para algumas aplicações, ajudando a gerenciar altas temperaturas geradas durante o corte, resistir à "adesividade" da liga e quebrar cavacos longos.
• Considere usar ferramenta de passo fino ou "corn cob". A geometria da ferramenta, neste caso um número aumentado de arestas de corte, melhora a taxa de remoção.

A dureza do titânio pode causar chatter de ferramenta, que arruína o acabamento superficial. Você pode prevenir isso garantindo uma fixação firme na peça de trabalho de titânio e configuração rígida da máquina.

Alta Taxa de Avanço

No geral, você vai querer manter a maior taxa de avanço possível que produzirá a qualidade de acabamento requerida. Recomendações do fabricante da ferramenta, velocidade do fuso e carga de cavaco fatorarão no cálculo da taxa de avanço ideal. Uma vez que a ferramenta começa a cortar, evite interrupções. Mantenha a ferramenta em movimento para prevenir endurecimento por trabalho, travamento e desgaste prematuro da ferramenta.

Baixas Velocidades de Corte

A velocidade de corte afeta o acúmulo de calor na ferramenta. Um RPM baixo (rotações por minuto) combinado com uma carga de cavaco maior pode ajudar a moderar a temperatura da ferramenta. Titânio comercialmente puro tolera velocidades mais altas que ligas de titânio. A técnica também influencia a velocidade de corte. Por exemplo, fresamento de fenda completa (engajamento de ferramenta de 180 graus) requer baixa velocidade superficial. No entanto, ao reduzir o engajamento radial, você também reduz o tempo que a aresta de corte está gerando calor e aumenta o tempo de resfriamento. Como resultado, com menos engajamento radial, você pode aumentar a velocidade de corte e manter uma temperatura de ferramenta aceitável.

Refrigerante é Crítico

Considerando os problemas de calor envolvidos na usinagem de titânio, refrigerante é crítico para produzir o acabamento desejado. Uma ampla variedade de refrigerantes solúveis em água estão disponíveis para gerenciar temperatura, remover cavacos, proteger a aresta da ferramenta e estender sua vida. Entrega de refrigerante de alta pressão é necessária para remoção eficiente de cavacos. Algumas operações de fresamento podem aproveitar ferramentas que entregam refrigerante diretamente na aresta de corte via fuso.

Reduza o Custo de Usinagem de Titânio

Em comparação à usinagem de metais comuns como aço e alumínio, as propriedades únicas do titânio demandam um nível muito mais alto de habilidade e conhecimento da interação entre ferramentas de fresamento e metal para atingir o acabamento requerido. O tempo e atenção extras necessários para usinar titânio se somam aos já maiores custos do titânio e suas ligas.

Como alternativa à despesa de titânio novo, muitas oficinas de máquinas estão usando restos de titânio verificados em seus processos de produção. A Industrial Metal Service especializa-se no fornecimento de restos de titânio utilizáveis para oficinas de máquinas na área da Baía de São Francisco e além. Restos são verificados usando tecnologia de fluorescência de raios X para garantir o grau de titânio. Também podemos arranjar para que restos de titânio sejam cortados sob medida, facilitando para você começar imediatamente o processo de usinagem. Fornecemos entrega regular e confiável em toda a área da Baía de São Francisco e frequentemente enviamos titânio para oficinas de máquinas nacionalmente que não têm um fornecedor local de metal.