Usinage de barre de titane 18mm Gr5 Ti-6Al-4V

Barre de titane Gr5 de 18 mm : poids, tolérance et usinage

Dix-huit millimètres est une taille pratique pour une barre d'alliage de titane : suffisamment lourde pour tenir un filetage et une épaule, suffisamment légère pour être manipulée à la main, et suffisamment grande pour qu'une pièce usinée puisse en être découpée sans longs délais de livraison sur stock. Cette page détaille le poids d'une barre Gr5 de 18 mm, la tolérance à attendre et le comportement de l'alliage sous l'outil.

Ce que signifie Gr5 à cette taille

Gr5 est Ti-6Al-4V, l'alliage le plus utilisé. Le tableau chimique de cette page donne 5,5 à 6,75 % d'aluminium, 3,5 à 4,5 % de vanadium et jusqu'à 0,20 % d'oxygène, avec une résistance à la traction minimale de 895 MPa, une limite d'élasticité minimale de 828 MPa et une élongation de 10 %. La densité est de 4,43 g/cm³, et non de 4,51 indiqué ailleurs sur la page, car l'aluminium dans l'alliage l'allège légèrement. Tout calcul de poids pour Gr5 doit utiliser 4,43.

Poids par mètre et par barre

Une barre ronde de 18 mm a une section de 254,5 mm². À 4,43 g/cm³, cela donne 1,13 kg par mètre, donc une barre de six mètres pèse 6,76 kg. La même barre en acier pèserait 2,00 kg par mètre, d'où l'avantage de manipulation du titane, et c'est aussi pourquoi une barre de titane peut sembler chère au kilogramme et rester compétitive par pièce finie.

La colonne de poids est importante pour plus que la manipulation. Elle détermine la charge utile d'une palette de centre d'usinage, la capacité d'une scie et le coût de fret d'une expédition cotée en kilogrammes. Sur une barre de 18 mm, la section est suffisamment petite pour qu'un chargeur de barres puisse la faire fonctionner, ce qui n'est pas le cas à 60 mm, et c'est souvent la raison cachée pour laquelle une pièce est conçue autour de cette taille.

Tolérance et rectitude

Une barre de 18 mm est normalement fournie tournée, polie ou décapée. Les barres tournées ont une tolérance d'environ plus ou moins 0,1 mm sur le diamètre, les barres polies et rectifiées peuvent avoir une tolérance h9, qui pour 18 mm est de zéro à moins 0,043 mm, et h11 est de zéro à moins 0,11 mm. Un dessin qui demande une tolérance h9 sans préciser si la surface est rectifiée demande une tolérance que le procédé peut ne pas fournir.

La rectitude est cotée séparément et est souvent la propriété qui décide si une barre va s'alimenter. Environ un millimètre par mètre est normal pour une barre commerciale ; une barre qui doit passer à travers un fourreau de broche a besoin d'une meilleure rectitude et doit être commandée comme telle, coupée à longueur et chanfreinée. Les extrémités sciées d'équerre et ébavurées font gagner plus de temps à la machine qu'elles ne coûtent à l'usine.

Recuit, ou traitement de solution et vieillissement

L'attribut d'état sur cette page décrit le matériau comme recuit, et c'est le bon défaut pour l'usinage. Le Gr5 recuit à 895 MPa de traction se usine de manière prévisible. Le traitement de solution et le vieillissement augmentent la résistance à la traction vers 1100 MPa et la limite d'élasticité vers 1000 MPa, d'où les chiffres de 1000 MPa qui apparaissent sur les pages de titane. Une barre plus résistante est aussi une barre moins tolérante : elle galler plus vite, elle écrouit plus vite et elle nécessite plus de rigidité dans le montage.

Quelle norme s'applique

Pour une barre Gr5 de 18 mm, l'ASTM B348 est le document principal et l'AMS 4928 est disponible sur demande pour les acheteurs de l'aérospatiale. F136 et F67 sont des normes pour implants, et des deux seule F136 s'applique, et seulement lorsque l'alliage est la version ELI certifiée grade 23. Un certificat qui propose F136 pour un Gr5 standard est une incohérence qui mérite d'être interrogée.

Notes d'usinage

L'alliage de titane se coupe avec un outil tranchant, une vitesse de surface modérée et une avance importante qui reste sous la peau écrouie. Il galler contre le carbure et contre l'acier inoxydable, donc un outil qui a coupé de l'acier inoxydable ne doit pas aller directement dans le titane sans nettoyage. Le liquide de refroidissement doit atteindre le tranchant en volume, car la faible conductivité thermique de l'alliage maintient la chaleur dans la coupe au lieu de la laisser partir avec le copeau.

Notes de commande

Indiquer la norme, le grade et si ELI est requis, le diamètre avec sa classe de tolérance et sa surface, la longueur et la finition des extrémités, l'état et le package de test. Un certificat 3.1 avec la chimie, les résultats de traction et le numéro de coulée est normal, et un contrôle PMI à la livraison boucle la boucle entre ce qui a été commandé et ce qui est arrivé.

Le bloc d'attributs sur cette page décrit toujours le matériau comme du titane pur et la densité comme 4,51. Pour une barre Gr5 de 18 mm, les deux entrées sont des défauts de modèle plutôt que des faits sur ce produit : Gr5 est un alliage, et sa densité est de 4,43. Les tableaux de chimie et de traction plus bas sont les données fiables, et la commande doit suivre ceux-ci.

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