Tubos de Titânio: 6 Insights Principais para Engenheiros

Alguns Prós e Contras a Considerar Sobre Tubos de Titânio

Como somos especialistas em tubos metálicos de precisão cortados no comprimento, pessoas frequentemente vêm até nós para aprender mais sobre as vantagens ou desvantagens de diferentes materiais de tubos.

O tubo de titânio é um tópico interessante porque é um material que oferece alguns benefícios únicos, mas também apresenta desafios distintos. Mesmo assim, o titânio é usado em alguns dispositivos médicos e outras aplicações onde suas características únicas são benéficas.

1. Atributos Desejáveis do Tubo de Titânio

O tubo de titânio é frequentemente usado por sua resistência química superior, que está bem acima da do aço inoxidável grau 304 ou mesmo grau 316.

Como um material de alta resistência, baixo peso e alta resistência à corrosão, o titânio fornece uma alta relação resistência-peso que o torna uma boa escolha para uma gama diversificada de aplicações de tubos. Por exemplo, a Metal Cutting faz uma variedade de peças de titânio, incluindo:

• Tubos radiados de pequeno diâmetro para uso em aplicações automotivas
• Pequenos tubos redondos de titânio usados para invólucros de sementes em braquiterapia
• Tubos de titânio de parede fina para invólucros de recipientes quimicamente ativos usados em ciências da vida

Tubos de titânio também são úteis em instrumentos analíticos, como para cromatografia e outras aplicações onde o tubo deve:

• Resistir a exposição repetida
• Não interagir com muitos tipos diferentes de químicos e outras substâncias

Outra vantagem do tubo de titânio em dispositivos médicos é que ele é biocompatível. Não só o corpo humano tolera o uso de titânio (o que já é importante o suficiente), mas ele também é não magnético — uma característica cada vez mais importante à medida que o uso de ressonância magnética (RM) se torna mais comum em diagnósticos médicos.

De uma agulha cardíaca colocada temporariamente a uma substituição de junta óssea (esperançosamente) permanente, a compatibilidade com RM é importante para qualquer dispositivo médico que seja inserido ou implantado no corpo por qualquer período de tempo e onde um material ligeiramente magnético seria perigoso.

Caso contrário, o que deveria ser um teste diagnóstico não invasivo poderia causar um dispositivo metálico a ser arrancado do corpo. Desnecessário dizer, isso NÃO é um bom resultado!

2. Notável Variedade de Graus e Receitas para Tubos de Titânio

Outra coisa ótima sobre o titânio é que, assim como há diferentes tipos de aço inoxidável, há muitos graus diferentes de tubo de titânio.

Por exemplo, a ASTM tem uma variedade de padrões (principalmente B265, B348 e B381) relacionados às "receitas" para graus de titânio usados em diferentes aplicações. Se você olhar as especificações, verá que há até múltiplos graus para titânio não ligado.

O mais comum titânio ligado comercialmente disponível, grau 5, oferece alta resistência e tenacidade. E diferentemente do titânio puro, o titânio grau 5 é tratável termicamente, permitindo que seja soldado e fabricado para tubos e outros usos em aplicações aeroespaciais, marítimas, químicas e médicas.

3. Tubos de Titânio com Memória de Forma

Para aplicações que requerem memória de forma, você também pode considerar tubo de titânio disponível na forma de níquel-titânio, ou NiTi (também chamado nitinol), que é sua própria categoria separada de produto.

Embora em teoria o material seja uma mistura 50/50 de níquel e titânio, o NiTi nunca é exatamente isso. De fato, o NiTi é sempre uma mistura personalizada, não tendo especificação ASTM e com cada fabricante tendo sua própria fórmula única e proprietária.

O NiTi é frequentemente usado para produzir tubos médicos que requerem alto grau de flexibilidade e resistência a dobras, como guias de cateter, stents e agulhas superelásticas para microcirurgia. Quando tratado adequadamente, o material também oferece excelente resistência à corrosão.

4. Desafios de Trabalhar com Titânio

Claro, nenhum material é tudo para todas as aplicações, e o titânio não é exceção.

Comparação com Aço Inoxidável

Uma das dificuldades é que o material é um pouco mais frágil e mais difícil de trefilar que aço inoxidável. Isso torna o titânio mais difícil de trabalhar.

Embora o titânio possa ser trefilado em um tubo, o processo não produz a superfície lisa agradável que pode resultar ao trefilar aço inoxidável. Há empresas que podem trefilar titânio até Ra 8-10 micropolegadas; no entanto, o aço inoxidável pode ser trefilado para um Ra 3-4 micropolegadas substancialmente mais liso ou melhor.

O DI mais rugoso no tubo de titânio pode ter impacto nas propriedades microfluídicas de qualquer líquido que precise mover-se através do tubo. Isso pode ser um problema em aplicações onde o fluxo suave do líquido é especialmente importante.

Para a maioria das aplicações de dispositivos médicos, onde o tubo transportará sangue e outros fluidos corporais, isso não é uma preocupação. No entanto, turbulência é um problema sério em aplicações onde o tubo deve transportar volumes minúsculos de fluido.

Usinabilidade do Tubo de Titânio

Sendo um material mais frágil e menos tolerante, o titânio também é mais difícil de usinar. Quanto mais você tem que fazer ao titânio para alcançar seu produto final, maiores as chances de você ter um problema com lascas e outros problemas de rugosidade superficial.

A usinagem de titânio também requer mais refrigerante que outros materiais podem precisar. Refrigerante de alta pressão deve ser entregue precisamente no local de usinagem de múltiplos bicos e ângulos, para inundar a área com refrigerante.

Além disso, o titânio é raramente usado para junções de tubos. De fato, para dispositivos médicos em particular — onde muita usinagem é requerida para criar flares, swages e roscas nos pontos de conexão — metal de qualquer tipo é uma parte muito pequena do mercado de conexões de tubos.

Em vez disso, conexões de tubos para dispositivos médicos mais frequentemente usam PEEK (poliéter éter cetona) de alta durabilidade ou outros plásticos especializados que podem ser moldados e usinados mais facilmente.

5. O Custo do Tubo de Titânio

Através de ambos os prós e contras, o custo do tubo de titânio também deve ser considerado.

Historicamente, porque o titânio não é usado tão frequentemente quanto um material como aço inoxidável, há apenas alguns fornecedores menores que fazem tubo de titânio. Adicionalmente, vem em menos tamanhos padrão, requerendo maior tempo de espera para produzir dimensionamento personalizado, o que por sua vez também adiciona ao custo.

Portanto, o tubo de titânio é um material que você deve ter certeza de que REALMENTE precisa — não algo a ser escolhido levianamente — se você vai especificá-lo.

Aqui está uma dica adicional: Do ponto de vista de praticidade, quando o titânio é necessário para um produto final, empresas frequentemente prototipam o design do produto em outro metal menos caro para testar viabilidade e função. Se o teste inicial valida o design, ele pode então ser re-testado usando titânio.

Com uma variedade tão notável de opções de tubo de titânio, é vitalmente importante sempre especificar qual tipo e grau particular você quer — seja titânio puro, uma das muitas ligas, ou uma fórmula NiTi — para otimizar a fabricabilidade do seu produto.

(Saiba mais sobre Otimização para Fabricabilidade no Fornecimento de Peças Pequenas.)

6. Especialistas em Corte de Tubo de Titânio

Se É o material apropriado para sua aplicação específica de tubo, você pode confiar que a Metal Cutting sabe como cortar titânio. De fato, podemos cortar, usinar ou acabar qualquer tipo e grau de tubo de titânio que você possa precisar.

Rotineiramente cortamos, retificamos, lapidamos e polimos tubos em comprimentos tão curtos quanto 0,006" (0,152 mm) com espessuras de parede tão finas ou DIs tão pequenos quanto 0,001" (0,025 mm) — em qualquer metal, incluindo titânio. (Gostamos de dizer que se o diâmetro pode ser trefilado, podemos trabalhar com ele.)

Também podemos cortar tubos revestidos precisamente sem danificar o revestimento e mantendo concentricidade e DI limpo. Além do corte de titânio, podemos personalizar tubos com características como cortes angulares, ranhuras, pontas e furos.

Para discutir tubo de titânio ou outros materiais para suas necessidades de aplicação, basta nos ligar. Você também pode aprender mais sobre usinagem de dispositivos médicos e tubos metálicos em nosso white paper gratuito para download Tubos Médicos no Século 21: Quem Precisa Deles?