Como o titânio pode ser usinado 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 pesquisas de titânio para uso na aviação, aeroespacial e aplicações de defesa. O titânio é um mineral abundante – no entanto, o processo de transformação do minério de titânio em titânio puro ou suas ligas é complexo e caro. Você pagará um prêmio pelo novo titânio e suas ligas em comparação com outros metais comuns usados ​​em processos de usinagem e fabricação.

Titanium oferece uma combinação única de propriedades 

O titânio é conhecido por sua relação peso-resistência. É 45% mais leve que o aço, mas é tão forte quanto, e é 60% mais pesado que o alumínio e é duas vezes mais forte. O titânio pode tolerar temperaturas extremas devido à sua resistência à fadiga de alto ciclo e ponto de fusão muito alto (3.034°F ou 1.668°C) e também sofre alterações mínimas nas dimensões em ambientes de temperaturas extremas devido ao seu baixo coeficiente de expansão térmica. É preferível ao alumínio e ao aço para muitas aplicações devido à sua resistência à corrosão e é frequentemente utilizado na indústria médica por ser biocompatível e não magnético.

Essa 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 precisa 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 em relação aos processos de usinagem. Devido às suas propriedades únicas, você precisará ter cuidado ao usinar titânio pelos seguintes motivos:

• Baixa condutividade térmica pode resultar no acúmulo excessivo de calor nas ferramentas de corte, o que afeta a qualidade do acabamento e reduz a vida útil da ferramenta.
• Tendências de endurecimento do trabalho e a aderência da liga pode criar cavacos longos e contínuos que emaranham a ferramenta.
• Módulo de Young baixo pode causar vibração e retorno, resultando em má qualidade da superfície.

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

Dropout ajustável para mountain bike de titânio (Imagem cortesia de Paragon Machine Works)

Seleção e uso de ferramentas

A seleção e o cuidado adequados das ferramentas são fundamentais para a produção de componentes com dimensões precisas e acabamentos de alta qualidade. Isso pode ser alcançado observando as seguintes recomendações:

• Mantenha arestas de ferramenta afiadas. Ferramentas cegas levam a um maior acúmulo de calor, provocam rasgos e produzem um acabamento superficial ruim.
• Use ferramentas de metal duro com revestimentos de deposição de vapor físico (PVD). Esse revestimento resiste à aderência da liga e quebra cavacos longos com eficiência.
• Empregar aço rápido ou ferramentas de metal duro revestidas com nitreto de alumínio de titânio . Eles podem ser ideais para algumas aplicações, ajudando a gerenciar as altas temperaturas geradas durante o corte, resistir à "aderência" da liga e quebrar cavacos longos.
• Considere usar uma ferramenta de passo fino ou espiga de milho. A geometria da ferramenta, neste caso um número maior de arestas de corte, melhora a taxa de remoção.

A dureza do titânio pode causar vibração na ferramenta, o que arruína o acabamento da superfície. Você pode evitar isso garantindo um aperto firme na peça de titânio e na configuração rígida da máquina.

Alta taxa de alimentação

No geral, você desejará manter a taxa de alimentação mais alta possível que produzirá a qualidade de acabamento necessária. As recomendações do fabricante da ferramenta, a velocidade do fuso e a carga de cavacos serão fatores no cálculo da taxa de avanço ideal. Assim que a ferramenta começar a cortar, evite interrupções. Mantenha a ferramenta em movimento para evitar endurecimento, emperramento e desgaste prematuro da ferramenta.

Baixas velocidades de corte

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

O refrigerante é crítico

Considerando os problemas de calor envolvidos na usinagem de titânio, a refrigeração é fundamental para produzir o acabamento desejado. Uma ampla variedade de refrigerantes solúveis em água está disponível para controlar a temperatura, remover cavacos, proteger a aresta da ferramenta e prolongar sua vida útil. O fornecimento de refrigeração de alta pressão é necessário para uma remoção eficiente de cavacos. Algumas operações de fresamento podem tirar proveito de ferramentas que fornecem refrigeração diretamente à aresta de corte através do fuso.

Reduza o custo de usinagem de titânio 

Em comparação com a usinagem de metais comuns como aço e alumínio, as propriedades exclusivas do titânio exigem um nível muito mais alto de habilidade e conhecimento da interação entre ferramentas de fresamento e metal para obter o acabamento necessário. O tempo extra e a atenção necessários para usinar o titânio aumentam os custos já mais altos do titânio e suas ligas.

Como alternativa ao custo do novo titânio, muitas oficinas de máquinas estão usando restos de titânio verificados em seus processos de produção. A Industrial Metal Service é especializada no fornecimento de restos de titânio utilizáveis ​​para oficinas mecânicas na área da baía de São Francisco e além. Os restos são verificados usando a tecnologia de fluorescência de raios X para garantir o grau de titânio. Também podemos providenciar para que os restos de titânio sejam cortados sob medida, facilitando o início imediato do processo de usinagem. Fornecemos entregas regulares e confiáveis ​​em toda a área da baía de São Francisco e geralmente enviamos titânio para oficinas mecânicas em todo o país que não possuem um fornecedor local de metal.