Ti-6Al-4V presenta dificultades de mecanizado por tres motivos físicos. La conductividad térmica es de unos 6,7 W/m·K, aproximadamente una séptima parte de la del acero al carbono, por lo que el calor de corte permanece en el filo en lugar de salir con la viruta. El metal es químicamente reactivo a esas temperaturas del filo y la superficie cortada se endurece por deformación.
Pregunte a cualquier taller que haya mecanizado titanio por primera vez y oirá las mismas tres quejas: la herramienta se desgastó rápidamente, las virutas se soldaron a la plaquita y la capa superficial de la pieza se endureció cuanto más la mecanizaban. Nada de ello es mala suerte. Ti-6Al-4V presenta problemas en el mecanizado por razones inherentes a la física del metal y, una vez que las comprende, la solución consiste principalmente en no luchar contra ellas.
Tres propiedades causan casi todos los problemas
1. Conduce muy poco el calor
Ti-6Al-4V tiene una conductividad térmica de alrededor de 6.7 W/m·K, aproximadamente una séptima parte de la del acero al carbono y muy por debajo incluso del inoxidable 304. En el acero, una parte útil del calor de corte sale con la viruta. En el titanio no; el calor se acumula en una zona diminuta justo en el filo de corte. Las temperaturas del filo aumentan rápidamente, y ese único hecho impulsa los dos problemas siguientes.
| Propiedad | Qué indica la guía |
|---|---|
| Conductividad térmica de Ti-6Al-4V | Alrededor de 6,7 W/m·K, aproximadamente una séptima parte de la del acero al carbono y muy por debajo incluso de la del inoxidable 304 |
2. Se suelda químicamente a su herramienta
Por encima de aproximadamente 500 °C, el titanio se vuelve químicamente reactivo y tiene una fuerte afinidad por los elementos presentes en la mayoría de las herramientas de corte. La viruta caliente se microsuelda efectivamente a la cara de desprendimiento, se desgarra y arrastra material de la herramienta. Eso es el agarrotamiento, el filo recrecido y la formación de cráteres que se observa, no tanto abrasión como adhesión y arrancamiento. Por eso un filo afilado que trabaja demasiado caliente puede desintegrarse en minutos.
3. Es elástico, por lo que se endurece por deformación
El módulo elástico de Ti-6Al-4V es de aproximadamente 114 GPa, algo más de la mitad del del acero. La pieza se desvía alejándose de la herramienta y luego recupera elásticamente su posición por debajo y detrás del filo. Si la herramienta está desafilada o roza en lugar de cortar, ese roce deforma plásticamente la superficie y deja una capa endurecida. La pasada siguiente encuentra metal más duro, y comienza la espiral. La mayoría de las historias de “el titanio es imposible” son en realidad un ciclo de herramienta desafilada, rozamiento y endurecimiento por deformación.
Lo que realmente funciona
| Control del mecanizado | Qué indica la guía |
|---|---|
| Trabajar con baja velocidad de corte y un avance suficiente | La velocidad superficial genera calor en el filo; el avance sitúa el filo por debajo de la capa endurecida de la pasada anterior. La combinación clásica para titanio es SFM conservador con una carga de viruta real, no al contrario. |
| Utilizar carburo recubierto afilado | El carburo recubierto con AlTiN / TiAlN resiste el calor y la adhesión. Mantenga los filos afilados y cámbielos según un programa, antes de que empiecen a rozar. |
| Aplicar refrigerante abundante, idealmente a alta presión | Aquí, el refrigerante sirve tanto para evacuar el calor y retirar la viruta como para lubricar. El refrigerante a alta presión a través de la herramienta eleva la viruta de la cara de desprendimiento y rompe el ciclo de adhesión. |
| No dejar nunca la herramienta detenida en contacto | Un filo estacionario en contacto endurece la superficie por deformación y se sobrecalienta. Manténgalo en movimiento y cortando; retraiga completamente en agujeros profundos (taladrado por penetraciones con evacuación completa de viruta). |
| Mantener la rigidez | El bajo módulo penaliza los voladizos largos y la fijación débil con vibración. Acorte las herramientas, apoye la pieza y fresa en concordancia. |
La pieza de partida determina cómo se mecaniza
Los consejos sobre herramientas están en todas partes; se ignora el lado del material. Dos barras marcadas como “Grade 5” pueden mecanizarse de forma muy diferente, y el certificado de materiales indica el motivo antes de cargar la primera.
| Campo del pedido | Qué indica la guía |
|---|---|
| Condición | Pida barra en estado recocido para mecanizado, salvo que necesite específicamente la resistencia del tratamiento de solubilización y envejecimiento. El Ti-6Al-4V recocido se mecaniza de forma más predecible; solicite la dureza en el certificado de materiales. |
| Contenido de oxígeno | El oxígeno es un reforzante intersticial; un mayor contenido de oxígeno implica mayor resistencia y un corte más duro. Un Grade 5 normal se sitúa cerca de 0,18% de oxígeno; eso es parte de la razón por la que ELI (Grade 23), con el oxígeno limitado a ≤0,13%, suele mecanizarse de forma algo más favorable. El valor figura en el informe de ensayo si se consulta. |
| Rectitud y superficie | La cascarilla, una capa alfa dura o una barra doblada convierten un corte continuo en uno interrumpido, y los cortes interrumpidos son donde se astillan los filos para titanio. Especifique el estado superficial y la tolerancia que necesita. |
Suministramos barra Ti-6Al-4V (Grade 5) y barra AMS 4928 en condición recocida con certificados de materiales, para que el taller conozca la dureza, el oxígeno y el número de colada antes de la primera viruta, no después de una pieza desechada. Para material de mayor tamaño cercano a la forma final, consulte bloque de pieza forjada Grade 5.
Dado que estas características hacen que Ti-6Al-4V sea exigente de mecanizar, los compradores que piden barra de titanio según especificación a veces la tornean y fresan para obtener piezas acabadas mediante un socio especializado en mecanizado CNC como Daxin CNC.
Preguntas frecuentes
¿Es el titanio más difícil de mecanizar que el acero porque es más duro?
No. Ti-6Al-4V no es especialmente duro. Es difícil porque retiene el calor en el filo, se adhiere químicamente a las herramientas y se endurece por deformación cuando roza. Un número de dureza por sí solo no lo predice.
¿Por qué mis virutas se incendian / brillan?
Las virutas finas de titanio tienen una elevada superficie específica y la zona de corte trabaja a alta temperatura. Mantenga las virutas gruesas con un avance adecuado, retírelas con refrigerante y no permita que se acumulen los finos. Es un riesgo real de orden y limpieza, no un mito.
¿Grade 2 se mecaniza como Grade 5?
No. El Grade 2 comercialmente puro es más blando y gomoso y presenta un modo de fallo diferente: tiende a embadurnarse y a formar acumulaciones en lugar de generar viruta dura. Grade 5 tiene mayor resistencia y es más abrasivo para las herramientas. Ajuste velocidades y avances a la calidad.
¿Pueden suministrar barra cortada y acondicionada para mecanizado?
Sí. Especifique la calidad, el estado, la tolerancia y la superficie, además de los documentos que necesite. Enviar una consulta y le presentaremos una oferta conforme a ello.
Detalles de especificación con fuentes
Los datos de mecanizado del ASM Handbook sitúan el inicio de la adhesión química del titanio a los materiales de herramienta por encima de aproximadamente 500 degrees C, el régimen de temperatura del filo que describe esta página. ASTM B348 limita el oxígeno para Grade 5 a 0,20 por ciento en peso frente a 0,13 por ciento para Grade 23, y como el oxígeno es el intersticial que endurece el corte, esas dos líneas del certificado predicen el comportamiento de mecanizado antes de cargar la barra. AMS 4928 fija la barra que cubre en estado recocido con una resistencia a la tracción mínima de 130 ksi, el estado que esta página recomienda pedir para trabajos de mecanizado.
Beiyu Titanium suministra material Ti-6Al-4V para mecanizado como barra redonda de 1 a 500 mm de diámetro y longitudes de hasta 6000 mm, liberado en uno de los tres estados de fábrica codificados R, M o Y, con el estado y la composición química de la colada, incluido el oxígeno, indicados en el certificado de inspección EN 10204 3.1 suministrado con el pedido. Para material con tolerancias críticas, la capacidad de mecanizado publicada por Beiyu mantiene las barras médicas rectificadas con una tolerancia de diámetro de ±0.0127 mm y Ra 0.8 micron, y ese estado de barra recta y sin cascarilla es la respuesta de Beiyu a los problemas de corte interrumpido y capa superficial endurecida descritos arriba.
Envíe una solicitud de oferta técnica
Para solicitudes de oferta de mecanizado de barra Ti-6Al-4V, incluya calidad, diámetro, condición, acabado superficial, tolerancia, cantidad y sobremedida de mecanizado.