Usiner le titane Ti6Al4V — paramètres et règles critiques
Le Ti6Al4V est le titane structurel standard en aéronautique et médical. Sa machinabilité de ~25 % (vs acier) exige une approche rigoureuse : arrosage haute pression, stratégie trochoïdale et surveillance constante de l'usure outil. Voici les paramètres pratiques et les 5 règles à ne pas violer.
⚠ Caractéristiques critiques
- Machinabilité ~25 % — Vc 3 à 4× plus faible que l'acier standard
- Conductivité thermique très faible : 7 W/m·K (vs 50 acier) — chaleur concentrée sur l'arête
- Élasticité élevée : module Young 114 GPa (vs 210) — ressort après coupe, risque de vibrations
- Copeau inflammable : ignition à ~600°C — Vc > 100 m/min = risque incendie réel
Paramètres de coupe
| Opération | Vc (m/min) | fz (mm) | ap | ae | Outil |
|---|---|---|---|---|---|
| Ébauche trochoïdale | 50–80 | 0.03–0.07 | 1–2×D | 5–10 % D | Fraise 4–5Z carbure TiAlN submicron |
| Ébauche conventionnelle | 40–60 | 0.03–0.06 | 0.5–1×D | 30–50 % D | Fraise 4Z carbure TiAlN, Ø12–20 |
| Finition fraisage | 60–90 | 0.02–0.05 | 0.2–0.8 mm | 5–15 % D | Fraise 4Z TiAlN, arête vive |
| Ébauche tournage | 40–60 | 0.15–0.3 | 1–3 mm | — | Plaquette carbure submicron TiAlN, renforcée |
| Finition tournage | 60–80 | 0.05–0.12 | 0.1–0.5 mm | — | Carbure PVD TiAlN fin, rayon 0.4 mm |
| Perçage | 20–35 | 0.04–0.08 | Perçage plein | — | Foret carbure TiAlN, DIN 6537, arrosage interne |
5 règles à ne pas violer
Arrosage haute pression — obligatoire
HP ≥ 70 bar avec débit ≥ 10 L/min. L'arrosage standard (< 10 bar) est insuffisant : température de coupe > 900°C en quelques secondes sans HP. Arrosage interne via broche si possible.
Stratégie trochoïdale en ébauche
ae = 5–10 % D + ap = 1–2×D = MRR correct sans pic de chaleur. En conventionnel, ae > 30 % D génère des températures qui détruisent l'arête en < 5 min sur Ti6Al4V.
Entrée hélicoïdale — jamais de plongée directe
La plongée axiale directe casse l'outil systématiquement. Programmer une entrée rampe (angle ≤ 3°) ou hélicoïdale. Même règle pour le perçage : utiliser un cycle de débourrage fréquent.
Ne jamais s'arrêter en cours de coupe
Si l'outil stationne sur la pièce chaude (arrêt d'urgence, pause programme) : l'arête recuit instantanément. Toujours programmer des dégagements. Après tout arrêt, inspecter l'outil avant de reprendre.
Changer l'outil tôt — VB max 0.15–0.2 mm
Un outil émoussé frotte au lieu de couper → écrouissage de la surface → la passe suivante rencontre une surface durcie → rupture outil. Surveillance préventive indispensable. En série : compteur de pièces + changement planifié.
Problèmes courants
Usure accélérée — outil tient < 10 min
Causes : Vc trop élevée, arrosage insuffisant, ae trop grand, nuance inadaptée
Solutions : Réduire Vc de 20 %. Vérifier pression arrosage (≥ 70 bar). Passer en trochoïdal. Utiliser un carbure submicron TiAlN — pas de TiN ou revêtement CVD.
Écrouissage — surface dure en finition
Causes : Outil usé, fz trop faible (< 0.02 mm), arrêt en cours de passe
Solutions : Changer l'outil. Augmenter fz. Vérifier que la passe de finition enlève ≥ 0.1 mm de matière (pas moins — sinon on frotte sur la zone écrouie de l'ébauche).
Copeau qui prend feu (flash orange)
Causes : Vc trop élevée, arrosage coupé, copeau long qui reste en contact
Solutions : Arrêter immédiatement. Réduire Vc de 30 %. Vérifier l'arrosage. Utiliser de l'air soufflé complémentaire pour chasser les copeaux hors de la zone. Ne jamais atteindre Vc > 100 m/min sur Ti6Al4V.
Fiche Ti6Al4V complète
Propriétés mécaniques, Rm, module Young, applications
Profondeur de passe ap et ae
Régler ae et ap pour le fraisage trochoïdal