Fresamento CNC de titânio: desafios, ferramentas e melhores práticas

Fresamento de Titânio

In manufatura contemporâneaO titânio é um material altamente valorizado. No entanto, é mais caro do que outros materiais, como aço e alumínio. Suas qualidades o tornam único entre muitos tipos de aço, além de ser leve. 

Além disso, o titânio é resistente e resistente à corrosão química. Essas características o tornam perfeito para o consumidor setores eletrônico, automotivo e aeroespacial.

Quando se trata da fabricação de titânio, o corte desse material não é uma tarefa fácil, apesar de suas vantagens. Sua baixa condutividade térmica aumenta o desgaste da ferramenta e a instabilidade térmica. Portanto, planejamento cuidadoso, ferramentas precisas e manuseio habilidoso são essenciais para a usinagem do titânio. Uma estratégia inadequada pode facilmente resultar em custos elevados.

Boda ajuda você a superar esses desafios. Nosso sistema de última geração Fresadoras CNC de 3, 4 e 5 eixos Manuseie o titânio com precisão. Seja para uso aeroespacial, médico ou industrial, oferecemos a precisão e a durabilidade com as quais você pode contar.

Neste artigo, abordaremos os principais desafios da usinagem CNC de titânio, as melhores ferramentas de corte e métodos a serem usados ​​e o papel da Boda em ajudar você a obter resultados consistentes.

Por que escolher titânio para peças de usinagem CNC?

Peças de engrenagem de máquina de titânio

O titânio é um material ideal para usinagem CNC Aplicações. É leve, rígido e resistente ao calor e à corrosão. Aqui estão os motivos comuns pelos quais ele atrai fabricantes.

Ele tem melhor desempenho em condições difíceis

A fresagem de peças de titânio pode suportar altas temperaturas, pressão e estresse. Ela mantém a estabilidade mesmo quando metais mais fracos falham, seja em um sistema de perfuração offshore ou em um motor de avião.

Confiável em aplicações sensíveis

O titânio é de natureza não magnética. Portanto, apresenta bom desempenho em eletrônicos e instrumentos de precisão, onde interferências devem ser evitadas. Além disso, sua camada de óxido natural previne a corrosão na superfície. Isso prolonga a vida útil da peça em ambientes hostis, como água salgada e exposição a produtos químicos.

O titânio é seguro para uso médico

O titânio é seguro para uso e compatível com o corpo humano. Isso o torna uma boa escolha para implantes, instrumentos cirúrgicos e outros equipamentos médicos.

Atendendo a vários setores

O titânio é usado em lâminas de motores a jato, invólucros/estruturas, implantes médicos, peças de automóveis e iPhone de titânio Cobertura. Sua resistência, leveza e resistência à corrosão o tornam ideal para diversas aplicações. Por exemplo:

Desafios enfrentados durante Usinagem CNC de Titânio

Usinagem CNC de Titânio

Como discutido, o titânio é um excelente material para trabalhos em CNC, mas não isento de desafios. Suas propriedades físicas e químicas dificultam a usinagem, portanto, é preciso ter cuidado, usar as ferramentas certas e ter um controle de processo especializado. Aqui estão os problemas mais críticos que você precisa conhecer.

Reatividade e Adesão de Ferramentas

O titânio reage rapidamente com o oxigênio e outros gases durante o corte. Isso causa a oxidação da superfície, tornando-a menos propensa à corrosão e mais fraca com o tempo. Além disso, o titânio é pegajoso. Portanto, não estica muito e frequentemente gruda nas ferramentas. Isso faz com que as ferramentas se desgastem, fiquem com ranhuras e deixem superfícies ásperas.

Acúmulo de calor e desgaste

O titânio não conduz bem o calor; ele permanece na zona de corte. Altas forças de corte agravam o problema, causando vibrações e até quebra de ferramentas se não forem controladas. Os maquinistas costumam usar refrigerante de alta pressão, velocidades de fuso mais baixas e cargas de cavacos mais pesadas para eliminar esses riscos.

Estresse e endurecimento do trabalho

A estrutura cristalina do titânio dificulta a alteração de sua forma. Isso também eleva a tensão de corte e causa tensão residual no interior da peça. Isso leva a empenamentos, rachaduras ou uma vida útil mais curta em fadiga. Ao mesmo tempo, o material pode endurecer durante a usinagem, tornando cada passada mais dura e exercendo mais pressão sobre as ferramentas de corte.

Dicas práticas para fresar titânio com eficiência

Fresar e tornear titânio pode ser difícil, mas também pode ser gratificante. O metal é rígido, aquece rapidamente e pode desgastar as ferramentas se você não as usar corretamente. Você pode fabricar peças precisas desde que faça isso corretamente.

• Comece com o material de ferramenta certo: Use sempre ferramentas de metal duro revestidas em vez de aço duro. Essas ferramentas duram mais e suportam melhor altas temperaturas.
• Gerenciar o calor na zona de corte: Ao fresar titânio, ele esquenta rapidamente. Use refrigerante de alta pressão para manter a ferramenta fria e remover os cavacos. Isso evita que a ferramenta grude e melhora seu desempenho.
• Mantenha o engajamento radial baixo: Corte apenas uma pequena porção de cada vez. Muito contato exerce mais pressão sobre a ferramenta. Isso dificulta a remoção de cavacos e pode afetar o acabamento da superfície.
• Utilize fresamento de subida para melhor fluxo de cavacos: O fresamento concordante move os cavacos de grossos para finos, o que mantém a ferramenta mais fria e reduz o atrito. Além disso, uniformiza a superfície. Ao remover a camada de revestimento alfa, o fresamento regular pode ser mais eficaz para uma primeira passagem limpa.
• Observe a deflexão da ferramenta: O titânio é forte o suficiente para dobrar ferramentas. Isso tende a causar trepidação, acabamentos ruins e ferramentas quebradas. Para reduzir a deflexão, use ferramentas mais curtas, corte menos profundamente e otimize sua configuração.
• Ajuste cuidadosamente os avanços e as velocidades: Ao cortar titânio, você deve usar uma velocidade de corte menor do que a do alumínio ou do aço. Use um avanço mais rápido para dissipar o calor. Para evitar que as ferramentas se desgastem muito rapidamente, é importante equilibrar velocidade e avanço.
• Otimize os caminhos de entrada e saída: Use uma trajetória helicoidal ou curva para entrar no corte e distribuir as forças de corte. Faça uma saída suave para que cargas repentinas não quebrem a ferramenta.
• Escolha o melhor revestimento para o trabalho: Revestimentos de TiAlN e AlCrN tornar as ferramentas menos escorregadias e mais resistentes ao calor. 
• Fique sempre de olho no desgaste das ferramentas: Observe regularmente o acabamento superficial, a vibração e o ruído de corte das suas ferramentas para verificar se estão desgastadas. Ferramentas de chanfro são usadas antes de quebrar para manter a qualidade das peças e reduzir o desperdício.
• Obtenha ajuda de um especialista com seu processo: Fresar titânio requer prática e experiência. Se você continuar tendo problemas, peça assistência especializada aos fornecedores de ferramentas. Você pode economizar tempo, ferramentas e materiais seguindo as recomendações deles.Veja mais: usinagem de titânio vs. aço)

Quais são os melhores graus de titânio para fresamento CNC?

Muitos tipos de titânio apresentam resistência, facilidade de usinagem e resistência à corrosão únicas. Alguns tipos de titânio são metais puros, enquanto outros são ligados para se adaptar a ambientes hostis. Aqui está uma lista dos tipos de titânio mais comuns usados ​​em fresamento CNC.

Grade 1

Titânio puro grau 1

Este é o tipo mais macio de titânio. É fácil de máquina, solda e moldagem. Portanto, é adequado quando o formato e a resistência à corrosão são mais importantes do que a resistência. Peças de grau 1 são frequentemente utilizadas em equipamentos médicos, processamento químico e peças leves de aeronaves.

Grade 2

Tubos de titânio grau 2

Esta nota é frequentemente chamada de “cavalo de batalha”. It É resistente e fácil de trabalhar. Não enferruja facilmente e corta melhor do que ligas de maior resistência. É comumente utilizado em aplicações aeroespaciais e marítimas, como fuselagens e peças de motores.

Grade 3

Titânio perfurado grau 3

O grau 4 é o mais forte entre os graus comercialmente puros de titânio. É desafiador e rígido para cortar. Requer configurações rigorosas, refrigerante de alta pressão e ferramentas afiadas para evitar superaquecimento. É frequentemente usado em tanques criogênicos, equipamentos de plantas químicas e peças aeroespaciais.

Grau 5 (Ti-6Al-4V)

Grau de Titânio 5

O grau 5 é o mais comum entre os demais. É composto de alumínio e vanádio. Essa combinação lhe confere uma excelente relação resistência-peso. É mais difícil de trabalhar do que os graus puros, o que aumenta as forças de corte e o calor. Para lidar com esses graus, é necessário usar ferramentas de metal duro revestidas e resfriamento controlado. Alguns usos comuns do titânio grau 5 (Ti-6AI-4V) são: usinagem cnc aeroespacial, peças de defesa, offshore e engenharia.

Grau 6 (Ti-5Al-2.5Sn)

Grau 6 (Ti 5Al-2.5Sn)

O Grau 6 mantém a resistência mesmo quando quente, o que o torna útil em motores aeroespaciais e fuselagens. Seus atributos de usinagem são semelhantes aos do Grau 5. No entanto, é preciso ter cuidado com o calor e a vibração. 

Grade 7

O Grau 7 apresenta excelente resistência à corrosão química devido à adição de paládio. Funciona como o Grau 2, mas é mais caro. Utiliza sistemas e equipamentos de processamento químico que suportam ácidos agressivos e ambientes corrosivos.

Grade 11

Como 7ª série, 11ª série é mais dúctil. Isso facilita sua moldagem em formas complexas. Sua menor resistência limita seu uso em construções, mas sua resistência a produtos químicos o torna vantajoso em plantas químicas e navais. Ao fresar este tipo de aço, você deve prestar o máximo de atenção possível ao controle térmico.

Grade 12

O grau 12 é feito de níquel e molibdênio. Quando usinado, age como um aço inoxidável duro. Requer ferramentas afiadas e taxas de resfriamento constantes e é frequentemente usado em trocadores de calor, sistemas de aeronaves e engenharia marítima.

Grau 23 (Ti-6Al-4V ELI)

Este grau de titânio é mais puro e é chamado de versão médica do Grau 5. É mais resistente e mais compatível com os pacientes por ter menos impurezas. Sua usinabilidade é tão difícil quanto a do Grau 5. É usado diariamente em implantes, instrumentos cirúrgicos, aparelhos ortodônticos e outros dispositivos de segurança crítica. (Veja mais sobre titânio versus alumínio)

Como escolher as ferramentas de corte certas para fresar titânio

Ferramentas de corte para titânio

Usando ferramentas padrão para Fresamento CNC de titânio não é uma boa ideia. O titânio produz calor excessivo, desgasta as ferramentas rapidamente e não funciona bem com controle de cavacos inadequado. 

Portanto, escolher as ferramentas de corte adequadas é essencial para uma produção estável e evitar quebras. Aqui estão algumas dicas valiosas para ajudar você a decidir.

Considere o número de flautas

Fresas de topo com maior número de canais são mais indicadas para titânio. Canais extras significam que mais arestas de corte estão em contato com o material. Isso reduz a trepidação e distribui as forças de corte de forma mais uniforme. Por exemplo, 

• Um cortador de 4 canais pode ser padrão para muitos materiais.
• Uma fresa de 6 a 10 canais costuma ser melhor para titânio. Ela ajuda a minimizar o engate radial, controlar o tamanho do cavaco e suavizar o corte.

Mantenha as lâminas afiadas e evite cortes interrompidos

O titânio não é muito rígido; ele tende a pressionar a ferramenta em vez de cortar com precisão. Por isso, bordas afiadas são essenciais para remover lascas rapidamente. Quando as ferramentas estão cegas, elas começam a raspar em vez de cortar. Como resultado, elas esquentam mais e encurtam sua vida útil. Evite cortes interrompidos sempre que possível, pois o impacto pode lascar ou cegar a lâmina de corte muito cedo. Cortes suaves e contínuos ajudam as ferramentas a durar mais e criam um melhor acabamento superficial.

Use o revestimento de ferramentas correto

Ao fresar titânio, os revestimentos mantêm as ferramentas com melhor desempenho e por mais tempo. O TiAlN (nitreto de titânio e alumínio) é um revestimento popular porque suporta altas temperaturas, reduz a formação de arestas postiças e melhora o fluxo de cavacos. Além disso, as ferramentas revestidas resistem à corrosão e à soldagem ao cortar titânio pegajoso. 

Experimente moinhos de alta alimentação

Ferramentas de alto avanço realizam cortes eficientes sem sobrecarregá-las. Elas distribuem as forças de corte ao longo do eixo, o que reduz a pressão radial e o acúmulo de calor.

Acabamentos de superfície para peças usinadas de titânio

Peças de titânio anodizado

Existem várias maneiras de titânio polido peças usinadas para melhorar sua aparência, durabilidade e desempenho. Aqui estão algumas maneiras comuns de acabamento:

• Polimento: It torna a superfície lisa, brilhante e com melhor aparência, além de reduzir o atrito. É comum em implantes médicos e itens de consumo.
• Anodização: Adiciona uma camada de óxido que protege o metal da corrosão. Permite escolher cores diferentes. Reduz a probabilidade de desgaste e ferrugem nas peças, conferindo-lhes um aspecto limpo e profissional.
• Jateamento de contas: Este acabamento usa pequenas partículas para criar uma superfície lisa e fosca que esconde marcas de usinagem e reduz o brilho.
• revestimento em pó: Proporciona às peças resistência a arranhões, protege-as das intempéries e proporciona um acabamento colorido.
• Revestimento PVD: Esses revestimentos adicionam uma película fina e rígida, tornando as peças de titânio mais resistentes ao desgaste. Eles também conferem a elas acabamentos decorativos como dourado ou preto.
• Escovar: Deixa uma textura linear fina que confere ao titânio um aspecto elegante e moderno. Também esconde impressões digitais e pequenos arranhões.

Takeaways principais!

A fresagem de titânio não precisa ser algo exaustivo. Com o ferramentas, técnicas e opções de acabamento corretas, você pode aproveitar ao máximo as propriedades únicas do titânio. Seja na indústria aeroespacial, médica, automotiva ou de bens de consumo, as peças usinadas em titânio valem a pena devido à sua durabilidade.

Na Boda, oferecemos serviços de usinagem CNC de titânio Utilizando máquinas CNC avançadas de 3, 4 e 5 eixos, podemos alcançar tolerâncias tão rigorosas quanto... ± 0.0002 ″ e acabamentos de superfície que atendem aos requisitos da sua aplicação. De protótipos à produção em larga escala, nossos engenheiros experientes entregam peças de titânio precisas, eficientes e com excelente custo-benefício.

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Perguntas Frequentes

P1: Por que o titânio é mais difícil de usinar do que o aço?

O titânio captura o calor na aresta de corte, desgastando as ferramentas rapidamente. Ele também reage quimicamente com as ferramentas e flexiona sob pressão. Portanto, são necessárias velocidades mais baixas, ferramentas afiadas e um líquido de arrefecimento uniforme.

P2: Qual velocidade de corte devo usar para fresar titânio?

Use 60 a 100 metros por minuto. Vá mais devagar do que com aço, mas aumente a velocidade de avanço gradualmente. Isso injeta calor nos cavacos em vez de na ferramenta.

Q3: Máquinas CNC padrão podem fresar peças de titânio?

Sim, você precisa de ferramentas de metal duro afiadas, refrigeração de alta pressão e configurações rígidas. A maioria das máquinas lida bem com isso com a técnica correta.

Q4: Por que a usinagem de titânio é tão cara?

A matéria-prima custa mais do que aço ou alumínio. As ferramentas de corte se desgastam rapidamente e exigem substituição frequente. Além disso, velocidades de usinagem mais lentas aumentam o tempo de produção. Esses fatores se combinam para aumentar os custos gerais do projeto.