Tendance de développement des pièces usinées en titane

 

 

L'alliage de titane désigne une variété de métaux alliés constitués de titane et d'autres métaux. Ces dernières années, la recherche, le développement et la production de matériaux en alliage de titane ont été principalement utilisés dans l'industrie aéronautique, la défense nationale et les industries militaires, ainsi que dans d'autres industries. Parmi eux, la demande d'application dans l'industrie aéronautique est la plus importante, représentant environ 50 %, principalement pour la fabrication d'avions et de moteurs, de sorte que le marché des matériaux en titane a encore un grand potentiel. Cet article parlera de la tendance de développement de la découpe d'alliages de titane.
 

 

 

 

 

Coupe à grande vitesse d'alliage de titane

 

 

 

 

L'usinage à grande vitesse permet d'améliorer considérablement l'efficacité de la production et de garantir la qualité des pièces en titane usinées . L'expérience du fraisage à grande vitesse de rainures et du fraisage périphérique d'alliages de titane démontre que cette technique améliore non seulement l'efficacité d'usinage, mais aussi la qualité de surface des pièces en titane usinées.

 

 

La coupe à grande vitesse des alliages de titane présente les avantages suivants :

 

 

(1) L'augmentation de température est faible et la déformation thermique des pièces usinées en titane est faible. Bien que la découpe à grande vitesse produise beaucoup de chaleur, comme les copeaux sont découpés des pièces usinées en titane à une vitesse rapide, plus de 90 % de la chaleur de découpe est évacuée par les copeaux, et la chaleur transférée aux pièces usinées en titane est très faible, et la pièce accumule très peu de chaleur. Il est d'une grande importance de réduire la déformation thermique des pièces usinées en titane.

 

 

(2) La force de coupe est faible. La vitesse de coupe élevée rend la zone de déformation par cisaillement plus étroite, l'angle de cisaillement augmente, le coefficient de déformation diminue et la vitesse d'écoulement des copeaux est plus rapide, de sorte que la déformation de coupe est réduite et la force de coupe est de 30 % à 90 % inférieure à la force de coupe conventionnelle. Il est particulièrement adapté à l'usinage de pièces en alliage de titane pour l'aviation à faible rigidité.

 

 

(3) Le taux d'enlèvement de matière est élevé et la qualité de surface des pièces usinées en titane est bonne. Lors de la coupe à grande vitesse, la vitesse d'avance peut être augmentée de 5 à 101 fois à mesure que la vitesse de coupe augmente, de sorte que la quantité de matière enlevée par unité de temps peut être augmentée de 3} 5 fois. De plus, à mesure que la vitesse de coupe augmente, les copeaux peuvent être rapidement coupés La pièce à usiner, de sorte que la contrainte résiduelle sur la surface de la pièce usinée en titane est très faible. En raison de l'augmentation de la température du point de coupe, la hauteur des écailles à la surface des pièces usinées en titane sera considérablement réduite, voire disparaîtra complètement.

 

 

L'usinage à grande vitesse des alliages de titane est également confronté à de nombreux problèmes techniques. La vitesse élevée entraîne une forte augmentation de la température de surface des pièces usinées en titane. En raison de la faible conductivité thermique de l'alliage de titane, si des mesures de refroidissement efficaces ne sont pas prises, l'alliage de titane et les éléments présents dans l'air réagiront chimiquement pour former une couche durcie. L'ablation à haute température et l'augmentation de la force de coupe ont provoqué une usure brutale de l'outil, ce qui a rendu le travail insoutenable.

 

 

 

 

 

 

 

Outils hautes performances pour la découpe des alliages de titane

 

 

 

Les performances des outils PCD sont très adaptées à l'usinage de pièces en titane :

 

 

(1) Bonne conductivité thermique. La conductivité thermique du diamant est 1.5 à 9 fois supérieure à celle du carbure cémenté. En raison de la conductivité thermique et de la diffusivité thermique élevées, la chaleur de coupe est facilement dissipée de l'outil, de sorte que la température dans la zone de coupe est basse, ce qui est d'une grande importance pour surmonter la faible conductivité thermique des alliages de titane.

 

 

(2) Coefficient de dilatation thermique inférieur. Le coefficient de dilatation thermique du diamant est plusieurs fois inférieur à celui du carbure cémenté, soit environ 1/10 de celui de l'acier rapide. À haute température, il peut mieux garantir la qualité de traitement des pièces traitées en alliage de titane.

 

(3) Dureté et résistance à l'usure extrêmement élevées. La durabilité des outils diamantés lors du traitement de matériaux à haute dureté est 10 à 100 fois, voire des centaines de fois supérieure à celle des outils en carbure cémenté. L'utilisation d'outils diamantés pour couper des alliages de titane peut prolonger efficacement la durée de vie des outils.

 

 

 

 

 

Découpe verte d'alliage de titane

 

 

 

Les pièces usinées en titane traditionnelles utilisent une grande quantité de liquide de refroidissement, ce qui augmente le coût de fabrication de l'usinage CNC, provoque une pollution environnementale et nuit à la santé des travailleurs. La découpe verte peut résoudre efficacement toutes sortes de problèmes causés par le liquide de coupe. À l'heure actuelle, la recherche sur l'usinage vert au pays et à l'étranger porte principalement sur la technologie de découpe verte et la technologie de refroidissement verte.

 

 

Les technologies de coupe verte comprennent : la coupe à sec, la coupe quasi-sèche, la coupe à basse température et la coupe humide verte.

 

 

La coupe à sec peut éliminer complètement une série d'effets négatifs causés par l'utilisation de fluides de coupe. En raison du frottement, la température des pièces et des outils usinés en titane augmente, ce qui entraîne une usure plus rapide des outils, les pièces usinées en titane produisent des contraintes résiduelles et, en même temps, les outils et les pièces usinées en titane subiront une déformation thermique réduisant la qualité de surface, ce qui ne convient donc pas au traitement du titane dans l'aéronautique.

 

 

La découpe quasi sèche est également appelée technologie MQL (Minimal Quantity Lubrication). Elle mélange et atomise une très petite quantité d'huile de coupe avec de l'air comprimé à pression constante et la pulvérise dans la zone de traitement pour traiter l'outil et le titane. Une lubrification efficace est effectuée sur les pièces d'usinage entre les pièces. L'utilisation de fluide lubrifiant est très faible, mais l'effet est très significatif. Il améliore non seulement l'efficacité de l'usinage CNC, mais ne provoque pas non plus de pollution de l'environnement. C'est un moyen efficace de couper des pièces usinées en titane.

 

 

Les technologies de refroidissement écologiques sont essentielles pour parvenir à un traitement écologique, et comprennent principalement : le refroidissement à l'azote liquide, le refroidissement à la vapeur, le refroidissement par jet de gaz à basse température et le refroidissement par jet de pulvérisation.

 

 

Le refroidissement à l'azote liquide utilise de l'azote liquide pour mettre l'outil ou la zone de coupe des pièces d'usinage en titane dans un état de refroidissement à basse température pour la coupe, ce qui est actuellement la principale méthode de traitement à basse température. La difficulté de collecte des copeaux lors du refroidissement à l'ammoniac liquide et le manque de lubrification des outils lors du refroidissement au gaz pur limitent la promotion de cette méthode de refroidissement. Certains chercheurs ont proposé un traitement de refroidissement par jet pulvérisé à basse température des alliages de titane sur la base de cette méthode. Le traitement de refroidissement par jet pulvérisé à basse température combine plusieurs éléments tels que la basse température, l'impact du jet, la vaporisation complète et l'utilisation de l'air le plus écologique.

 

 

 

 

Résumer

 

 

 

Afin de mieux répondre aux exigences croissantes du secteur aérospatial en matière de pièces usinées en titane, des progrès considérables doivent être réalisés dans le domaine de l'usinage du titane en Chine. Conformément aux normes chinoises relatives aux matériaux, aux tours à commande numérique et aux méthodes de gestion, le renforcement de l'amélioration des lignes de production de pièces usinées en titane, la sélection des principaux paramètres d'usinage, ainsi que l'amélioration de l'efficacité et de la qualité des produits sont autant d'éléments qui contribueront à promouvoir la filière des pièces usinées en titane et à faire du secteur aéronautique un élément clé du développement futur de la production aérospatiale.