Léger, résistant et biocompatible :
le titane séduit
Relativement fréquent dans la nature, mais rarement sous une forme pure, la production du titane s’accompagne d’un processus complexe. Cela fait du titane un produit coûteux et exclusif.
Malgré cela, ses propriétés en font une matière première recherchée dans l’industrie actuelle. Doué d’une bonne extensibilité sous une forme pure, avec une résistance élevée pour une faible densité (60% par rapport à l’acier), le titane est en même temps résistant à la corrosion et à la chaleur. Sa compatibilité au contact avec le corps humain est également remarquable.
On distingue principalement deux catégories : les alliages de titane, où le titane apparaît en combinaison avec d’autres métaux, et le titane pur, qui ne contient qu’une petite part d’impuretés.
Les propriétés
Alliages de titane (grade 5 et plus)
- Exemple de matériau : TiAl6V4 (3.7165)
- Protection anticorrosion : élevée
- Résistance aux acides : bonne
- Bonnes propriétés mécaniques (résistance à la traction)
- Ténacité : élevée, même à basses températures
- Densité spécifique : faible
- Conductibilité thermique : faible
- Non magnétique
- Biocompatibilité : excellente
- Usinabilité : moyenne à difficile
- Principales applications : horlogerie-bijouterie, médical, aéronautique, construction de turbines, sports mécaniques
- Coût du matériau : élevé
Titane pur (grade 1-4)
- Exemple de matériau : Grade 2 (3.7035)
- Protection anticorrosion : élevée
- Résistance aux acides : bonne
- Bonnes propriétés mécaniques (résistance à la traction)
- Ténacité : élevée, même à basses températures
- Densité spécifique : faible
- Conductibilité thermique : faible
- Non magnétique
- Biocompatibilité : exceptionnelle
- Usinabilité : difficile
- Principales applications : médical (implants), aéronautique, horlogerie-bijouterie
- Coût du matériau : élevé
Le défi
Pour tous les matériaux à base de titane (pur ou allié), un des principaux défis est la mauvaise conduction thermique. La chaleur produite lors de l’usinage reste sur l’outil, les tranchants s’échauffent, et le risque d’un ébrèchement des angles de coupe est élevé. Cela nuit à la durée de vie de l’outil et à la sécurité de processus.
Si l’on souhaite néanmoins obtenir de bons débits de copeaux, on ne peut pas laisser de côté le thème du refroidissement. Ce thème est également important étant donné que le titane commence à s’enflammer à une haute pression ou à des températures supérieures à 300° (réaction avec le carbone, l’oxygène et l’azote). Ce risque est encore accru en cas d’interruption du refroidissement. L’élasticité élevée est surtout un problème pour le titane pur (grade 1 - 4). Elle nécessite une force de cisaillement importante et conduit à une forte sollicitation des tranchants. Les copeaux s’entassent et leur flux est visqueux, ils collent. Des arêtes vives seraient ici appropriées, mais cela signifie une usure importante et un grand risque d’ébrèchement des angles de coupe.
La solution
La réfrigération
Tout comme pour les aciers inoxydables, le refroidissement est le facteur principal qui décide du succès lors de l’usinage de titane. Il est le meilleur garant contre une surchauffe de l’outil au niveau des tranchants. Dans le cas des produits « Crazy » de Mikron Tool, le réfrigérant est autant que possible intégré dans l’outil, soit au moyen de canaux de refroidissement menant jusqu’à la pointe de l’outil, soit dans la queue avec sortie du réfrigérant au niveau du cône.
Le carbure
Les carbures utilisés par Mikron Tool pour l’usinage de titane sont résistants aux chocs thermiques et disposent en même temps d’une grande résistance à la flexion et à la rupture.
La géométrie
La géométrie est conçue de sorte qu’on n’ait pas besoin de grandes forces de coupe, que l’outil dispose d’une grande stabilité et que les tranchants garantissent une bonne cassure des copeaux, avec en même temps une bonne évacuation des copeaux hors de la zone de coupe.
Le revêtement
La plupart des produits sont pourvus d’un revêtement résistant à la chaleur et à l’oxydation, qui se distingue par une grande résistance à l’usure et une faible adhérence sur les métaux. Le micro-foret pour trous profonds CrazyDrill Flex constitue ici une exception : grâce à sa géométrie spécialement conçue pour le titane, il n’a pas besoin de revêtement.
Le processus d'usinage
Chez Mikron Tool, le processus d’usinage recommandé ( avec des meilleures conditions de coupe pour le fraisage ou le perçage) correspond toujours aux résultats qui ont été élaborés sur la base de tests pratiques. On y a pris soin d’obtenir le meilleur rapport possible entre le temps d’usinage, la sécurité de processus et la durée de vie. Concrètement, cela signifie des vitesses maximales de coupe et d’avance, qui permettent en même temps un bon refroidissement des tranchants et qui favorisent le flux régulier de copeaux.
Les applications
- Aéronautique : pièces de réacteur
- Energie : construction de turbines, roues à pales
- Médical : implants, vis d’ostéosynthèse, appareillage
- Dentaire : implants
- Horlogerie-bijouterie : boîtiers de montres, bracelets
- Industrie chimique : conduites et récipients
- Automobile : pièces moteur, principalement en sport automobile
Exemples d'applications
Médical
- Avec CrazyDrill Flex Titanium
Canule d’aspiration pour chirurgie des yeux (p. ex. perçage profond Ø 0.6 mm (.0024”) / profondeur 30 mm (1.181”) dans du titane grade 5, TiAl6V4)
- Avec CrazyMill Cool
Implant (p. ex. fraisage d’une plaque d’ostéosynthèse Ø 3.5 mm (.138”) dans du titane pur, grade 2)
- Avec CrazyDrill Cool XL
Vis d’ostéosynthèse (p. ex. perçage central dans l’âme Ø 2 mm (.0787”) / profondeur 60 mm (2.362”) dans un alliage de titane grade 5)
Pince chirurgicale (p. ex. ébavurage à l’arrière de la tête, Ø 4.6 mm (.181”) dans un alliage de titane grade 5)
Dentaire
- Avec fraise sur mesure
Implant dentaire (p. ex. fraisage d’un évidement de canal avec fraise spéciale à refroidissement interne)
Energie / construction de turbines
- Avec fraise sur mesure
Roue à pales (p. ex. fraisage Ø 2 mm (.0878”) dans du titane grade 5)
Aéronautique
Partie centrale train d’atterrissage (p. ex. alésage de différents diamètre / profondeur de trou 60 mm (2.362”) dans du titane grade 6)
Électronique
Support pour fibre optique (p. ex. micro-perçage Ø 0.127 (.005”) / profondeur 1.27 mm (.05”) dans un alliage de titane grade 5)
Les produits
Mikron Tool offre une série d’outils standardisés qui ont été spécialement développés pour l’usinage de matériaux dits difficiles et qui conviennent pour l’usinage de titane et d’alliages de titane. Les possibilités des outils sur mesure – forets (y compris le type de foret à étage), fraises, alésoirs, outils d’ébavurage, outils de coupe pour le tournage, outils de forma et outils combinés - sont elles aussi multiples et variées.
- Centrage dans la gamme de diamètres de 0.3 à 6 mm (.0118” à .236”), outil de centrage à refroidissement interne
- Pilotage dans la gamme de diamètres de 0.1 à 1.2 mm (.0039” à .0472”), profondeur de perçage 3 x d
- Pilotage dans la gamme de diamètres de 0.4 à 6.35 mm (.0157” à .25”), profondeur de perçage 2 x d
- Pilotage sur des surfaces biaises dans la gamme de diamètres de 0.4 à 6.35 mm (.0157” à .25”)
- Perçage dans la gamme de diamètres de 0.4 à 6.35 mm (.0157” à .25”), profondeur de perçage jusqu’à 7 x d
- Perçage profond dans la gamme de diamètres de 1 à 6 mm (.0393” à .236”), profondeur jusqu’à 40 x d, foret à refroidissement interne
- Micro-perçage de trous profonds dans la gamme de diamètres de 0.1 à 1.2 mm(.0039” à .0472”), profondeur jusqu’à 50 x d, foret à refroidissement interne
- Fraisage de rainures, de contours et de poches dans la gamme de diamètres de 0.3 à 8 mm (.0118” à .315”), profondeur de fraisage jusqu’à 5 x d, fraise à refroidissement interne
CrazyMill Cool Cylindrique & Torique
- Fraisage par copiage et contournage dans la gamme de diamètres de 0.3 à 8 mm (.0118” à .315”), profondeur de fraisage jusqu’à 5 x d, fraise à refroidissement interne
- Entrer verticalement dans le matériau jusqu’à 1 x d, fraise plongeante dans la gamme de diamètres de 1 à 8 mm (.039” - .315”), profondeur de fraisage jusqu’à 2.5 x d, fraise à refroidissement interne
- Chanfreinage et ébavurage à l’avant et à l’arrière dans la gamme de diamètres de 0.4 à 6 mm (.0157” à .236”)
- Outils sur mesure dans la gamme de diamètres de 0.1 à 32 mm (.0039” à 1.259”)
Selon l’application, d’autres outils de la gamme Crazy peuvent aussi être pris en consideration comme solution d’usinage pour le titane et les alliages de titane. Contactez-nous ici pour en apprendre davantage sur ces possibilités.