Le leghe di titanio combinano bassa densità, elevata resistenza, resistenza alla corrosione e buone prestazioni a temperature elevate e criogeniche. Questi vantaggi comportano però un comportamento di lavorazione particolarmente impegnativo. La bassa conduttività termica concentra il calore generato dalla lavorazione, l’affinità chimica accelera l’usura degli utensili e il basso modulo elastico favorisce il ritorno elastico e le vibrazioni. La presente guida illustra gli aspetti relativi agli utensili e ai fluidi di raffreddamento per la lavorazione e la rettifica, il controllo della temperatura e della lubrificazione durante l’estrusione, il controllo della regione di fase e degli interstizi durante la forgiatura, nonché le precauzioni relative al vuoto, alla compatibilità con gli stampi e alla contaminazione necessarie nella fusione di leghe di titanio altamente reattive.
Le leghe di titanio combinano una bassa densità con un’elevata resistenza meccanica, resistenza al calore e resistenza alla corrosione. La fonte riporta valori di resistenza alla trazione compresi tra 686 e 1.176 MPa, con una densità pari a circa quella dell’acciaio 60% e una durezza compresa tra HRC 32 e 38.
La fonte indica un modulo elastico pari a 1,078 × 103 a 1,176 × 103 MPa. [DA VERIFICARE: questo valore sembra insolitamente basso per le leghe di titanio ed è stato riportato tal quale dalla fonte cinese.] Alcune leghe di titanio mantengono prestazioni utili a temperature comprese tra 550 e 600 °C, mentre altre conservano la tenacità a temperature fino a -253 °C. Al di sotto di circa 550 °C, un film superficiale stabile garantisce una buona resistenza a molti agenti corrosivi.
Il titanio presenta una bassa conduttività termica, pertanto il calore generato dal taglio si concentra in prossimità del tagliente dell’utensile. Presenta inoltre una forte affinità chimica con i materiali degli utensili e un basso modulo elastico che favorisce il ritorno elastico e le vibrazioni. Si utilizzano comunemente utensili in carburo di tungsteno della famiglia WC-Co. Configurazioni rigide, utensili affilati, angoli di spoglia e di sfioro adeguati, avanzamenti controllati e un abbondante flusso di refrigerante contribuiscono a ridurre la temperatura, l’adesione e le vibrazioni.
La rettifica può generare elevate temperature locali, sovraccarichi sul disco e danni alla superficie. Utilizzare un abrasivo e un legante adeguati, mantenere il disco ben affilato, garantire un raffreddamento efficace ed evitare una pressione eccessiva. È necessario verificare l’integrità della superficie nei punti in cui la resistenza alla fatica è fondamentale.
L'estrusione del titanio richiede temperature e pressioni elevate. È necessario coordinare temperatura, velocità di estrusione, progettazione della matrice, misure di protezione e lubrificazione. Un gradiente di temperatura controllato può migliorare la fluidità del metallo, mentre una lubrificazione inadeguata o un ciclo termico non idoneo aumentano i difetti superficiali e il carico sugli utensili.
La fonte indica un intervallo di forgiatura compreso tra circa 1.000 e 1.200 °C e una deformazione da 70% a 80%. La temperatura selezionata deve tenere conto delle regioni alfa, beta e bifasiche, poiché la costituzione delle fasi determina la fluidità e la microstruttura finale. L’ossigeno, l’azoto e altri elementi interstiziali devono essere limitati per evitare l’infragilimento.
Il titanio fuso reagisce violentemente con l’azoto, l’ossigeno e molti materiali refrattari. La fusione richiede quindi una fusione sotto vuoto o protetta, stampi compatibili e un attento controllo della contaminazione. Il Ti-6Al-4V e il Ti-5Al-2,5Sn sono leghe rappresentative adatte alla fusione citate nella fonte. La scelta finale del processo dovrebbe tenere conto della forma richiesta, delle proprietà, dell’integrità superficiale, del volume di produzione e delle operazioni di post-lavorazione consentite.
Condividete il vostro disegno, materiale, obiettivo di tolleranza o domanda di applicazione. Il nostro team di ingegneri può aiutarvi a rivedere il percorso di lavorazione e a suggerire un passo successivo pratico.
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