Hautes performances dans le fraisage du titane grade 5!
Le titane de grade 5, également connu sous le nom de Ti-6Al-4V, est l'un des alliages de titane les plus couramment utilisés. En raison de sa grande résistance, de sa légèreté, de sa résistance aux températures élevées et à la fatigue ainsi qu'à sa biocompatibilité, il est privilégié dans les domaines de la technologie médicale, de l'horlogerie et de l'aéronautique.
Les 3 saboteurs de l'usinage du titane
1. Température extrême au niveau du tranchant de l'outil
Le titane est un très mauvais conducteur thermique. Environ 80 % de la chaleur générée est évacuée directement par l'outil. La température augmente alors fortement au niveau de l'arête de coupe. Le matériau a en plus tendance à se souder à froid: sous l'effet de contraintes thermiques et mécaniques élevées, le titane se lie alors à la matière de l'outil de coupe. Il en résulte une usure très rapide de l'outil, une durée de vie nettement réduite et, par conséquent, des coûts d'outillage plus élevés.
2. Dangereux effet de "Springback" (ou de rebond)
En raison de son module élastique E relativement faible, le titane "rebondit" à l'arrière de la coupe. Il en résulte des écarts dimensionnels, des rebuts et une production instable.
3. Copeaux longs et incontrôlables
Le fraisage, le tournage ou le perçage du titane de grade 5 génère des copeaux longs et résistants qui s'enroulent autour de l'outil, voire du mandrin. Les structures de copeaux emmêlées provoquent des obstructions dans la pièce à usiner, envahissent la table de la machine et entravent considérablement l'évacuation des copeaux. Sans mesures actives de gestion du copeau, chaque étape d'usinage devient un cauchemar.
Ces trois «saboteurs» entraînent ainsi une usure accrue, un risque de casse élevé et réduisent fortement la stabilité de l'usinage. Seules des mesures ciblées et bien pensées, notamment un contrôle de la forme des copeaux, un refroidissement efficace et des outils tranchants, permettent de garantir la stabilité, la sécurité et la rentabilité du processus d'usinage.
Problèmes tirés d'un cas pratique
Une grande pièce aéronautique en titane de grade 5, mesurant 600 × 600 × 600 mm, posait des problèmes considérables lors de l'ébauche avec une fraise à queue de 12 mm. Les difficultés se sont traduites par des copeaux incontrôlables, longs et emmêlés, un effet de collage très prononcé sur les arêtes de coupe et une durée de vie très courte de la fraise. De plus, il a été constaté que l'utilisation de fraises non adaptées au titane pouvait entraîner des micro-fissures. Tout cela imposait constamment des interventions manuelles à l'opérateur et des changements d'outils fréquents, rendant impossible la production en temps masqué. À cela s'ajoutaient des coûts d'outillage élevés et des arrêts machine imprévisibles qui compliquaient encore davantage l'ensemble de la production.
La solution (rentable)
Pour résoudre ces problèmes, le client a lancé une campagne de tests avec différentes marques et type de fraises ainsi que divers paramètres de coupe et variantes d'arrosage, mais n'a obtenu aucun résultat satisfaisant, en particulier en terme de stabilité de production et durée de vie des outils.
Ce n'est qu'avec l'utilisation de la fraise MAYKESTAG TITANIUM de la gamme Speedcut 4.0 spécialement conçue pour le fraisage des alliages de titane que le client a trouvé enfin pu résoudre son problème. Parmi les caractéristiques déterminantes pour le succès de cette fraise, on peut citer une géométrie de coupe adaptée au titane (avec par exemple un angle d'hélice assymétrique et cinq arêtes de coupe très effilées), des brise-copeaux intégrés directement sur les arêtes de coupe, des canaux d'arrosage bien positionnés et un revêtement innovant et de haute performance.
Données clés
Matière:
Titane Grade 5
Dimensions de la pièce:
600 x 600 x 600 mm
Segment:
Industrie aéronautique
Fraise:
MAYKESTAG TITANIUM / Speedcut 4.0 - Réf. 8127 1205 12,0/R 0,5
Diamètre outil: Ø12 mm
Rayon: 0.5 mm
Brise-copeaux intégrés
Canaux d'arrosage radiaux intégrés
Données de coupe:
Vitesse de broche (n) = 2 388 tr/min
Avance (Vf) = 636 mm/min
Ap = 14,2 mm
Ae = 1,44 mm
Dispositif de serrage:
Mandrin à frettage pour une haute concentricité
Concentration de l'émulsion de refroidissement:
Entre 7 et 9 %
Durée de vie de l'outil:
Dès la première utilisation, une durée de vie impressionnante d'environ 2 000 minutes a été obtenue lors des opérations d'ébauche. La fraise a ensuite été réaffûtée, revêtue par Maykestag et a assuré une durée de vie de 1 700 minutes supplémentaires.
Vos avantages en un coup d'œil
- Longue durée de vie de la fraise: 3 700 minutes de temps de coupe total
- Coûts d'outillage considérablement réduits
- Haute fiabilité du process: Usinage stable, fiable et économique de grandes pièces en titane
- Problèmes liés à la formation des copeaux et au dégagement de chaleur entièrement résolus
- Fabrication sans personnel en temps masqué rendue possible