Les alliages de titane allient une faible densité, une résistance mécanique élevée, une bonne résistance à la corrosion et des performances intéressantes à des températures élevées et cryogéniques. Ces avantages s’accompagnent toutefois de contraintes de mise en œuvre importantes. Leur faible conductivité thermique concentre la chaleur générée lors de l’usinage, leur affinité chimique accélère l’usure des outils, et leur faible module d’élasticité favorise le retour élastique et les vibrations. Ce guide explique les considérations relatives aux outils et aux fluides de refroidissement pour l’usinage et la rectification, le contrôle de la température et de la lubrification pendant l’extrusion, le contrôle de la région de phase et des interstices pendant le forgeage, ainsi que les précautions relatives au vide, à la compatibilité des moules et à la contamination requises lors du moulage d’alliages de titane hautement réactifs.
Les alliages de titane allient une faible densité à une résistance mécanique élevée, une bonne résistance à la chaleur et une bonne résistance à la corrosion. La source indique des valeurs de résistance à la traction comprises entre 686 et 1 176 MPa, pour une densité équivalente à environ celle de l’acier 60% et une dureté comprise entre HRC 32 et 38.
La source indique un module d'élasticité de 1,078 × 103 à 1,176 × 103 MPa. [À VÉRIFIER : cette valeur semble anormalement basse pour des alliages de titane et a été reprise telle quelle de la source chinoise.] Certains alliages de titane conservent des performances utiles entre 550 et 600 °C, tandis que d’autres conservent leur ténacité à des températures pouvant descendre jusqu’à -253 °C. En dessous d’environ 550 °C, un film de surface stable offre une bonne résistance à de nombreux milieux corrosifs.
Le titane présente une faible conductivité thermique, ce qui fait que la chaleur générée par l'usinage se concentre près du tranchant de l'outil. Il présente également une forte affinité chimique avec les matériaux des outils et un faible module d'élasticité, ce qui favorise le retour élastique et les vibrations. On utilise couramment des outils en carbure de tungstène de la famille WC-Co. Des montages rigides, des outils bien affûtés, des angles de coupe et de dépouille adaptés, des avances contrôlées et un arrosage abondant contribuent à réduire la température, l'adhérence et les vibrations.
Le meulage peut entraîner des températures locales élevées, une forte sollicitation de la meule et des dommages superficiels. Il convient d’utiliser un abrasif et un liant adaptés, de veiller à ce que la meule reste bien affûtée, d’assurer un refroidissement efficace et d’éviter d’exercer une pression excessive. L’intégrité de la surface doit être vérifiée lorsque la résistance à la fatigue est un critère essentiel.
L'extrusion du titane nécessite des températures et des pressions élevées. La température, la vitesse d'extrusion, la conception de la filière, les mesures de protection et la lubrification doivent être coordonnées. Un gradient de température contrôlé peut améliorer l'écoulement du métal, tandis qu'une lubrification insuffisante ou un cycle thermique inadapté augmente les défauts de surface et la charge sur l'outil.
La source indique une plage de forgeage comprise entre environ 1 000 et 1 200 °C et une déformation des nuances 70% à 80%. La température choisie doit tenir compte des régions alpha, bêta et biphasées, car la composition des phases détermine la fluidité et la microstructure finale. La teneur en oxygène, en azote et en autres éléments interstitiels doit être limitée afin d’éviter la fragilisation.
Le titane fondu réagit vivement avec l'azote, l'oxygène et de nombreux matériaux réfractaires. La coulée nécessite donc une fusion sous vide ou sous atmosphère protectrice, des moules compatibles et un contrôle rigoureux de la contamination. Le Ti-6Al-4V et le Ti-5Al-2,5Sn sont des alliages moulables représentatifs cités dans la source. Le choix final du procédé doit tenir compte de la forme requise, des propriétés, de l'intégrité de la surface, du volume de production et des traitements ultérieurs autorisés.
Faites-nous part de votre dessin, de votre matériau, de votre objectif de tolérance ou de votre question sur l'application. Notre équipe d'ingénieurs peut vous aider à examiner l'itinéraire d'usinage et vous suggérer une prochaine étape pratique.
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