Quelle différence d'usinage entre Ti Grade 2 et Ti6Al4V ?

Ti Grade 2 (titane pur) : Rm 345–440 MPa, plus doux, plus ductile. Vc 50–80 m/min, fz 0.05–0.12 mm/tr. Ti6Al4V : Rm 895 MPa, plus dur, écrouissage important. Vc 40–70 m/min. Le Grade 2 est plus facile mais les copeaux sont plus longs et s'enroulent davantage.

Peut-on usiner le titane à sec ?

Jamais recommandé — risque incendie et usure outil extrême. Au minimum, arrosage abondant. Pour les grandes productions (aéronautique), arrosage HP (70–150 bar) en interne broche. Le MQL seul est insuffisant sur Ti6Al4V.

Quelle stratégie pour fraiser le Ti6Al4V ?

Trochoïdal obligatoire pour les ébauches profondes (ae = 5–10% D, ap = 1–3× D) pour limiter la chaleur. En finition, passes légères (ap 0.2–0.5 mm) à Vc 55–70 m/min. Éviter le plein matière en fraisage conventionnel.

Pourquoi le titane est-il plus difficile à usiner que l'inox ?

Conductivité thermique encore plus faible (6–7 W/m·K vs 16 pour 316L) → chaleur concentrée sur l'arête. Affinité chimique forte avec carbure WC-Co : l'outil se "colle" progressivement. Module de Young bas (110 GPa) → vibrations et déflexion. Écrouissage moins intense que l'inox mais chaleur critique.

TITANE

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.

En bref — titane à l'atelier

Vc 40–70 m/min pour Ti6Al4V en carbure K10 non revêtu — arrosage haute pression ≥ 70 bar obligatoire. Machinabilité 20–40% selon grade.

Piège principal : affinité chimique outil–titane → soudure copeau à l'arête et frottement à vide interdit. Copeaux fins inflammables à partir de 300°C. Voir diagnostic surchauffe →

→Par où commencer ?

Titane S (Ti6Al4V, grades purs). Conductivité thermique très basse, Vc basse obligatoire.

1Identifier le grade

Grade 2 pur (plus doux, Vc 50–80) ou Ti6Al4V Grade 5 (90 % des cas, Vc 40–70 m/min).

2Figer Vc 40–70 m/min

Sur Ti6Al4V, toute Vc supérieure accélère l'usure exponentielle et risque d'incendie des copeaux.

3Arrosage HP ≥ 40 bar

Non négociable. Sans haute pression la chaleur reste dans l'arête — soudure outil–pièce en quelques secondes.

Risque incendie : Les copeaux fins de titane sont inflammables. Arrosage abondant obligatoire. Ne jamais usiner à sec. Stocker les copeaux dans un conteneur métallique.

Comment choisir sa nuance de titane

Grade	Application	Pourquoi
Grade 1	Formabilité max, implants simples	Plus doux, Rm 240 MPa, très ductile
Grade 2	Chimie corrosive, naval, médical	Standard titane pur, Rm 345–440 MPa
Grade 4	Maritime haute résistance	Rm 550–740 MPa, le plus résistant des CP
Grade 23 (Ti-6Al-4V ELI)	Implants orthopédiques, chirurgie	Comme Grade 5 mais pureté ELI (moins d'interstitiels)
Ti6Al4V (Grade 5)	Aéronautique, compétition, médical	90% des pièces titane, meilleur rapport résistance/poids

Titanes purs (commercialement purs)

Ti Grade 1 (pur)

Titane pur le plus doux — formabilité maximale, biocompatible ISO 10993, chimie corrosive.

Rm : 240–345 MPa

Machinabilité ~40%Difficile

Ti Grade 2 (pur)

Titane commercialement pur — bonne ductilité, milieu corrosif. Chimie, naval.

Rm : 345–440 MPa

Machinabilité ~40%Difficile

Ti Grade 4 (CP4)

Titane pur haute résistance — Rm 740 MPa, médical/dentaire, maritime, chimie corrosive.

Rm : 550–740 MPa

Machinabilité ~30%Difficile

Alliages α+β — haute résistance

Ti6Al4V (Grade 5)

Alliage α+β — 90% des pièces titane. Aéronautique, médical, compétition.

Rm : 895–1000 MPa

Machinabilité ~22%Très difficile

Titanes médicaux / ELI

Ti Grade 23 (Ti-6Al-4V ELI)

Version biomédicale du Grade 5 — ASTM F136, implants orthopédiques, instruments chirurgicaux.

Rm : 860–965 MPa

Machinabilité ~20%Très difficile

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

CONSEIL

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.

CONSEIL

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.

CONSEIL

Outils non revêtus ou TiAlN

TiAlN fine couche pour fraisage. Éviter TiN (affinité chimique Ti-Ti). Carbure submicron K10 recommandé.

CONSEIL

Petites passes, haute avance

Préférer ap = 1–2 × D avec ae faible (5–10% D) plutôt que des passes larges. Stratégie Trochoïdale recommandée.

CONSEIL

Éviter le frottement à vide

Ne jamais faire frotter l'outil sans couper — écrouissage et soudure. Les dégagements rapides doivent éviter la matière.

Pièges fréquents — titane

DANGER

Frottement à vide — soudure copeau

Ne jamais laisser l'outil en contact sans couper (retraits lents). L'affinité chimique Ti-outil provoque la soudure à froid. Dégagements rapides en G0, jamais de décélération en matière.

DANGER

Revêtement TiN ou TiAlN épais

Le titane et le TiN ont même base — affinité chimique garantie. Utiliser carbure K10 non revêtu ou TiAlN très fine couche (< 2 µm). PKD (diamant polycristallin) pour la finition sur nuances pures.

DANGER

Arrosage insuffisant

Sans arrosage HP (≥ 70 bar), la température en zone de coupe dépasse 800°C sur Ti6Al4V. L'outil dégrade en quelques secondes. Arrosage interne recommandé + durite externe de renfort.

DANGER

Copeaux secs inflammables

Les copeaux fins de titane s'enflamment spontanément à partir de 300°C. Jamais de copeaux secs en zone fermée. Stocker dans un bac métallique couvert, ne jamais compacter.

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