Usinage des alliages de titane
Le titane combine haute résistance mécanique et faible densité, au prix d'une usinabilité très difficile. Faible conductivité thermique, affinité chimique avec les outils, et écrouissage prononcé nécessitent des procédés adaptés.
Risque incendie : Les copeaux fins de titane sont inflammables. Arrosage abondant obligatoire. Ne jamais usiner à sec. Stocker les copeaux dans un conteneur métallique.
Ti Grade 23 (Ti-6Al-4V ELI)
Version biomédicale du Grade 5 — ASTM F136, implants orthopédiques, instruments chirurgicaux.
Rm : 860–965 MPa
Ti Grade 4 (CP4)
Titane pur haute résistance — Rm 740 MPa, médical/dentaire, maritime, chimie corrosive.
Rm : 550–740 MPa
Ti6Al4V (Grade 5)
Alliage α+β — 90% des pièces titane. Aéronautique, médical, compétition.
Rm : 895–1000 MPa
Ti Grade 2 (pur)
Titane commercialement pur — bonne ductilité, milieu corrosif. Chimie, naval.
Rm : 345–440 MPa
Ti Grade 1 (pur)
Titane pur le plus doux — formabilité maximale, biocompatible ISO 10993, chimie corrosive.
Rm : 240–345 MPa
Paramètres de référence — Ti6Al4V (carbure submicron TiAlN)
| Opération | Vc (m/min) | f ou fz | ap (mm) |
|---|---|---|---|
| Tournage ébauche | 40–55 | 0.15–0.25 mm/tr | 1.5–3 |
| Tournage finition | 50–70 | 0.08–0.15 mm/tr | 0.3–0.8 |
| Fraisage ébauche (trochoïdal) | 40–60 | 0.04–0.08 mm/dt | 2–4 × D |
| Fraisage finition | 50–70 | 0.03–0.06 mm/dt | 0.2–0.5 |
| Perçage | 20–40 | 0.05–0.12 mm/tr | — |
Arrosage haute pression (≥70 bar) obligatoire.
Règles d'or pour usiner le titane
Arrosage haute pression
Minimum 70 bar directement en zone de coupe. Le titane conduit très peu la chaleur — l'outil accumule la chaleur rapidement sans arrosage.
Vitesses de coupe faibles
Vc = 40–70 m/min pour Ti6Al4V, même avec carbure submicron. Monter la Vc provoque l'usure en peigne et la soudure copeau-outil.
Outils non revêtus ou TiAlN
TiAlN fine couche pour fraisage. Éviter TiN (affinité chimique Ti-Ti). Carbure submicron K10 recommandé.
Petites passes, haute avance
Préférer ap = 1–2 × D avec ae faible (5–10% D) plutôt que des passes larges. Stratégie Trochoïdale recommandée.
Éviter le frottement à vide
Ne jamais faire frotter l'outil sans couper — écrouissage et soudure. Les dégagements rapides doivent éviter la matière.