Ti Grade 23 — Ti-6Al-4V ELI
Le Ti-6Al-4V ELI (Extra Low Interstitials) est la référence pour les implants orthopédiques, instruments chirurgicaux et prothèses dentaires. Formulation ultra-pure conforme ASTM F136 et ISO 5832-3, avec ductilité améliorée par rapport au Grade 5 standard.
Risque incendie : copeaux fins inflammables. Arrosage haute pression (≥ 70 bar) obligatoire. En contexte médical : outils dédiés, traçabilité des paramètres, propreté Ra ≤ 0.8 µm.
Propriétés physico-mécaniques
| Norme | ASTM F136 / ISO 5832-3 |
| Composition | Ti – 6% Al – 4% V (ELI : Fe ≤ 0.25%, O ≤ 0.13%) |
| Rm (résistance traction) | 860–965 MPa |
| Rp0.2 (limite élastique) | 795–875 MPa |
| Allongement | ≥ 10 % |
| Dureté | 30–36 HRC |
| Densité | 4,43 g/cm³ |
| Module de Young | ~114 GPa |
| Conductivité thermique | 6,7 W/(m·K) — très faible |
| Machinabilité | ~20 % (réf. acier libre) |
Paramètres de coupe recommandés
| Opération | Vc (m/min) | f / fz | ap (mm) | Note |
|---|---|---|---|---|
| Tournage ébauche | 40–55 | 0.12–0.22 mm/tr | 1–2.5 | TiAlN fine couche, arrosage 70 bar |
| Tournage finition | 45–65 | 0.06–0.12 mm/tr | 0.2–0.5 | Ra ≤ 0.8 µm requis implants |
| Fraisage ébauche | 38–55 | 0.04–0.07 mm/dt | 1.5–3×D, ae 5–8%D | Trochoïdal recommandé |
| Fraisage finition | 45–60 | 0.03–0.06 mm/dt | 0.2–0.4 | Fraise carbure inox/titane |
| Perçage | 18–35 | 0.04–0.10 mm/tr | — | Foret carbure 140° TiAlN, arrosage interne |
| Taraudage | 5–12 | Pas filet | — | Taraud forme (refoulement), lubrification extrême-pression |
Valeurs indicatives — arrosage haute pression ≥ 70 bar obligatoire sur toutes les opérations.
Exigences spécifiques pour implants
Propreté de surface
Ra ≤ 0.8 µm pour les surfaces en contact osseux. Surfaces articulaires : Ra ≤ 0.4 µm. Un polissage mécanique ou électrolytique peut être requis après usinage.
Traçabilité matière
Certificat de matière ASTM F136 obligatoire. Conserver le numéro de coulée et le certificat de conformité avec chaque lot de pièces.
Contamination croisée
Outils dédiés titane — ne jamais réutiliser des outils ayant usiné de l'acier ou de l'inox. Les dépôts de fer compromettent la biocompatibilité de surface.
Nettoyage après usinage
Dégraissage ultrasons puis passivation en acide nitrique dilué (ASTM A967 / ASTM F86) avant traitement de surface ou livraison.
Cas atelier — Vis de hanche Ti Grade 23, finition Ra 0.6 µm
| Matière | Ti Grade 23 (Ti-6Al-4V ELI) ASTM F136, barre Ø32 |
| Opération | Tournage vis de hanche — col Ø16, filetage M10 |
| Outil tournage | DCMT 070204 carbure submicron TiAlN fine couche (≤ 3 µm) |
| Vc finition | 55 m/min → N = 1000 × 55 / (π × 16) ≈ 1 095 tr/min |
| f / ap finition | 0.08 mm/tr, ap = 0.3 mm → Ra 0.6 µm |
| Arrosage | Émulsion HP 70 bar ciblé en zone de coupe — obligatoire |
| Outils dédiés | Outils exclusifs titane — aucun usage acier/inox avant |
| Traçabilité | N° coulée ASTM F136 + paramètres enregistrés lot par lot |
| Nettoyage | Ultrasons + passivation HNO3 dilué (ASTM A967) avant livraison |
Calculateur : Vc → N tr/min
📖 Voir aussi : Ti6Al4V Grade 5 — paramètres standard · Superalliages Inconel, Waspaloy