Tipos de aleación de titanio utilizados en la fundición de inversión

Aunque ligero y fuerte, el titanio es difícil de mecanizar, soldar y formar. Eso hace que la fundición a la cera perdida sea la mejor manera de producir piezas en este metal.

En esta entrada de blog explicaremos:

• Por qué el titanio suele ser el material preferido para piezas en entornos exigentes
• Qué lo diferencia de otros metales
• Por qué debería ser un reparto de inversiones
• Aleaciones de titanio para microfusión

Fuerte, ligero y resistente a la corrosión

Aunque el titanio se descubrió en el siglo XVIII, su alto punto de fusión (3020 °F o 1660 °C) y la tendencia a reaccionar con el oxígeno dificultaron el procesamiento. Solo en la década de 1960 comenzó a usarse en las aplicaciones aeroespaciales más desafiantes.

A la industria aeroespacial le gusta el titanio porque es solo un poco más pesado que el aluminio pero más del doble de fuerte. También resiste el agrietamiento y la fatiga y muestra muy poca fluencia, todo lo cual lo hace ideal para componentes de fuselaje.

Otras dos características notables son la resistencia a la corrosión y la biocompatibilidad. Una capa de óxido autorreparable sobre la piel, que se comporta como la del aluminio, ayuda a resistir el ataque del agua salada y la mayoría de los demás productos químicos (aunque no ácidos fuertes). Esto lo convierte en el metal preferido para su uso en plantas de desalinización y especialmente en desalinización. intercambiadores de calor.

Además, la biocompatibilidad significa que es un metal que se puede implantar en humanos sin efectos adversos.

Desafíos de titanio

Además del alto punto de fusión, es difícil trabajar con titanio porque reacciona fácilmente con el oxígeno y es difícil de mecanizar.

La reactividad se aborda fundiendo y vertiendo al vacío. Sin embargo, la soldadura es un problema importante ya que es muy difícil excluir completamente el aire.

Los desafíos de maquinabilidad surgen de la naturaleza “gomosa” del metal. En lugar de deslizarse suavemente por la herramienta de corte, tiende a adherirse. Esto provoca excoriación que acorta drásticamente la vida útil de la herramienta.

Fundición por inversión:la mejor manera de formar componentes de titanio

La fundición de inversión es un proceso de forma casi neta que se puede realizar al vacío. Esto evita reacciones con el oxígeno, elimina la necesidad de soldadura y minimiza el mecanizado.

La fundición de inversión comienza con una réplica en cera de la pieza que se va a fundir. La cera se recubre con una suspensión de cerámica que se seca hasta formar una capa dura. Luego, la cera se derrite, dejando una cavidad en la que se vierte titanio fundido al vacío. Una vez que se solidifica, el caparazón se rompe para revelar la parte fundida.

El proceso de microfusión es capaz de lograr una alta precisión geométrica y reproduce fielmente los detalles finos de la superficie. Son posibles socavaduras, paredes delgadas y características empotradas y los márgenes de mecanizado pueden ser muy pequeños. Esta capacidad de producir formas complejas evita la necesidad de soldar piezas más pequeñas.

Aleaciones de titanio para fundición a la cera perdida

El titanio está disponible en varios grados comercialmente puros y cuatro tipos principales de aleación. La aleación, principalmente con aluminio, molibdeno, vanadio y niobio, se realiza para mejorar la resistencia a la corrosión, la resistencia a la fluencia y la soldabilidad.

Las cuatro aleaciones son:

• 6AL-4V
• 6AL-4V ELI
• 3AL 2.5
• 5AL-2.5Sn

De estos, 6AL-4V es el más utilizado. Además del uso extensivo en la industria aeroespacial, la resistencia a la corrosión del agua salada lo convierte en el favorito para los ejes de hélice marinos y los intercambiadores de calor de desalinización.

6AL-4V ELI se considera una aleación de titanio de grado quirúrgico, ya que tiene una biocompatibilidad excepcionalmente buena junto con resistencia a la fatiga.

3AL 2.5 es el grado de titanio más soldable. También es muy resistente a la corrosión y, a menudo, se elige para piezas utilizadas en procesos químicos de alta temperatura, como intercambiadores de calor.

Las aplicaciones de fuselajes requieren una resistencia a la fluencia muy alta, que es donde sobresale 5AL-2.5Sn. Una alta relación resistencia-peso es otra razón para usar titanio.

Fundición de inversión de titanio de Impro

El titanio ofrece una gran cantidad de ventajas sobre otros metales, pero es difícil de mecanizar, soldar y moldear. La mejor manera de producir piezas en titanio es la fundición a la cera perdida, que produce geometrías precisas, casi netas, con paredes delgadas y detalles finos.

Los grados comercialmente puros se usan para algunas aplicaciones, pero es más común usar titanio aleado con aluminio y otros elementos. Dependiendo de la composición exacta, esto mejora el comportamiento de fundición y la resistencia a la fluencia y la corrosión.

La mayoría de las piezas de titanio se funden con la aleación 6AL-4V, pero en algunas aplicaciones otras aleaciones pueden funcionar mejor. Como una de las principales empresas de microfundición, Impro puede asesorar sobre qué aleación se adapta mejor a las necesidades de sus productos. Póngase en contacto con nosotros para obtener más información.