Mecanizado de Titanio Optimizado para Componentes Automotrices, Aeroespaciales e Industriales

El titanio se descubrió por primera vez en 1791, pero no comenzamos a realizar su potencial industrial hasta 1948 cuando el gobierno de EE. UU. comenzó a financiar investigación de titanio para uso en aviación, aeroespacial y defensa. El titanio es un mineral abundante —sin embargo, el proceso de transformar mineral de titanio en titanio puro o sus aleaciones es complejo y costoso. Pagará una prima por titanio nuevo y sus aleaciones comparado con otros metales comunes usados en procesos de mecanizado y fabricación.

El Titanio Ofrece una Combinación Única de Propiedades

El titanio es renombrado por su relación peso-resistencia. Es 45% más ligero que el acero pero igual de fuerte, y 60% más pesado que el aluminio y el doble de fuerte. El titanio puede tolerar temperaturas extremas debido a su alta resistencia a fatiga de ciclos altos y punto de fusión muy alto (3,034°F o 1,668°C) y también experimenta cambio mínimo en dimensiones en ambientes de temperatura extrema debido a su bajo coeficiente de expansión térmica. Es preferible al aluminio y acero para muchas aplicaciones por su resistencia a la corrosión, y a menudo se usa en la industria médica porque es biocompatible y no magnético.

Esta combinación de propiedades presenta algunos desafíos cuando se trata de transformar titanio comercialmente puro y sus aleaciones en componentes para equipos automotrices, aeroespaciales, industriales, marinos, médicos y recreativos. ¿Es mecanizable el titanio? Sí, pero necesitará entender cómo sus propiedades afectan las técnicas de mecanizado.

¿Es Mecanizable el Titanio? Sí, pero Considere Estos Factores

El titanio es mecanizable, pero requiere consideraciones especiales respecto a los procesos de mecanizado. Debido a sus propiedades únicas, necesitará tener cuidado al mecanizar titanio por las siguientes razones:

• Baja conductividad térmica puede resultar en acumulación excesiva de calor en las herramientas de corte que afecta la calidad del acabado y acorta la vida de la herramienta.
• Tendencias al endurecimiento por trabajo y pegajosidad de la aleación pueden crear virutas largas continuas que enredan la herramienta.
• Bajo módulo de Young puede causar charla y retroceso elástico que resulta en mala calidad superficial.

Mecanizadores experimentados de titanio lidian con estos desafíos usando la configuración adecuada, las herramientas correctas, equilibrio de velocidad de corte y avance, y técnicas de fresado.

Selección y Uso de Herramientas

La selección y cuidado adecuado de herramientas son fundamentales para producir componentes dimensionados con precisión y acabados de alta calidad. Esto puede lograrse observando las siguientes recomendaciones:

• Mantenga filos de herramienta afilados. Herramientas desafiladas llevan a más acumulación de calor, causan desgarro y producen mal acabado superficial.
• Use herramientas de carburo con recubrimiento de deposición de vapor físico (PVD). Este recubrimiento resiste la pegajosidad de la aleación y rompe eficientemente virutas largas.
• Emplee acero de alta velocidad o herramientas de carburo recubiertas con nitruro de titanio-aluminio. Estos pueden ser óptimos para algunas aplicaciones, ayudando a manejar altas temperaturas generadas durante el corte, resistir la "pegajosidad" de la aleación y romper virutas largas.
• Considere usar una herramienta de paso fino o tipo mazorca de maíz. La geometría de herramienta, en este caso un número aumentado de filos de corte, mejora la tasa de remoción.

La dureza del titanio puede causar charla de herramienta, que arruina el acabado superficial. Puede prevenir esto asegurando un agarre firme en la pieza de trabajo de titanio y configuración de máquina rígida.

Alta Tasa de Avance

En general, querrá mantener la tasa de avance más alta posible que produzca la calidad de acabado requerida. Recomendaciones del fabricante de herramientas, velocidad de husillo y carga de viruta factorizarán en el cálculo de la tasa de avance óptima. Una vez que la herramienta empieza a cortar, evite interrupciones. Mantenga la herramienta en movimiento para prevenir endurecimiento por trabajo, agarrotamiento y desgaste prematuro de herramienta.

Bajas Velocidades de Corte

La velocidad de corte afecta la acumulación de calor en la herramienta. Un bajo RPM (revoluciones por minuto) acoplado con una carga de viruta mayor puede ayudar a moderar la temperatura de la herramienta. El titanio comercialmente puro tolera velocidades más altas que las aleaciones de titanio. La técnica también influye en la velocidad de corte. Por ejemplo, ranurado completo (compromiso de herramienta 180 grados) requiere baja velocidad superficial. Sin embargo, al reducir el compromiso radial, también reduce el tiempo que el filo de corte genera calor y aumenta el tiempo de enfriamiento. Como resultado, con menos compromiso radial, puede aumentar la velocidad de corte y mantener una temperatura de herramienta aceptable.

Refrigerante es Crítico

Considerando los problemas de calor involucrados en mecanizar titanio, el refrigerante es crítico para producir el acabado deseado. Una amplia variedad de refrigerantes solubles en agua están disponibles para manejar temperatura, remover virutas, proteger el filo de herramienta y extender su vida. La entrega de refrigerante a alta presión es requerida para remoción eficiente de virutas. Algunas operaciones de fresado pueden aprovechar herramientas que entregan refrigerante directamente al filo de corte vía el husillo.

Reduzca el Costo de Mecanizar Titanio

En comparación con mecanizar metales comunes como acero y aluminio, las propiedades únicas del titanio demandan un nivel mucho más alto de habilidad y conocimiento de la interacción entre herramientas de fresado y metal para lograr el acabado requerido. El tiempo y atención extra requeridos para mecanizar titanio se suman a los ya más altos costos de titanio y sus aleaciones.

Como alternativa al gasto de titanio nuevo, muchos talleres de mecanizado están usando remanentes de titanio verificados en sus procesos de producción. Industrial Metal Service se especializa en suministrar remanentes de titanio utilizables a talleres de mecanizado en el Área de la Bahía de San Francisco y más allá. Los remanentes se verifican usando tecnología de fluorescencia de rayos X para asegurar el grado de titanio. También podemos arreglar para que remanentes de titanio se corten a medida, facilitando que comience inmediatamente el proceso de mecanizado. Proporcionamos entrega regular y confiable en todo el Área de la Bahía de San Francisco y a menudo enviamos titanio a talleres de mecanizado a nivel nacional que no tienen un proveedor local de metales.