Opération d'usinage CNC

L'acier et le titane sont les deux matériaux CNC les plus couramment utilisés dans divers projets d'usinage. Ces deux métaux sont bien connus pour leur résistance mécanique et leur ténacité exceptionnelles. La comparaison de usinage de l'acier et l'usinage du titane mérite une discussion puisque ces matériaux ont de nombreux alliages et des propriétés polyvalentes.

Nous discuterons des différences entre l'usinage CNC du titane et de l'acier en fonction de leurs propriétés, usinabilité, avantages, inconvénients, applications, conditions d'usinage CNC et bien d'autres.

Acier vs Titane : usinage des alliages courants

Plusieurs alliages de titane et d'acier sont utilisés dans les projets d'usinage CNC. Le tableau ci-dessous compare l'usinage du titane et de l'acier.

Plus de 100 variétés d'acier sont disponibles pour les projets d'usinage CNC. Cependant, ces variétés se répartissent en quatre catégories fondamentales.

Alliages d'acier

• acier au carbone

L'acier au carbone contient environ 2 à 3 % de carbone dans la composition. La dureté de ceci Alliage d'acier dépend du pourcentage de carbone et la dureté est plus élevée à mesure que le carbone augmente. Il offre une usinabilité élevée lors de l'usinage avec la technologie CNC, qui diminue avec l'augmentation de la teneur en carbone. Certaines qualités populaires dans cette catégorie sont 1010, 1018, 1030, 1040 et 1080.

• Alliage d'acier

Comme son nom l’indique, il s’agit de la combinaison de l’acier avec d’autres éléments d’alliage, tels que le nickel, le manganèse, le cuivre, le vanadium, le chrome, le tungstène et d’autres métaux.  Acier allié vs acier au carbone: L'inclusion de ces matériaux rend l'acier allié hautement résistant à la corrosion et à l'usure, maximisant ainsi la résistance et la dureté. Certaines nuances d'acier allié populaires incluent 4130, 4140, 4340 et 6150. Elles offrent une excellente précision et sont simples à usiner.

• Inox

L'acier inoxydable contient 10 à 20 % de chrome dans la composition, ce qui contribue à la résistance et donne un aspect argenté brillant. Il est plus coûteux que les nuances précédentes, présente une résistance élevée à la corrosion et est moins usinable. Certaines nuances d'acier inoxydable populaires incluent 303, 304 et 316.

• Acier à outils

Les aciers à outils sont généralement trempés et présentent la plus faible usinabilité parmi les quatre classes d'acier. Ils sont utilisés pour la fabrication d'outils de coupe, de façonnage et autres. On distingue six groupes d'aciers à outils : à trempe à l'eau, pour travail à froid, résistants aux chocs, rapides, pour travail à chaud et à usage spécifique (Tool Steel | The Four Types of Steel, 2015).

Alliages de titane

Le titane est un métal léger, robuste, durable et remarquablement résistant à la corrosion. Différentes industries comptent sur Usinage CNC du titane pour des pièces précises.

Le titane est un métal léger, solide, durable et hautement résistant à la corrosion. Il offre une ténacité et une dureté supérieures ainsi qu’un faible coefficient de frottement et de résistance à l’usure. Deux principaux alliages de titane utilisés dans les opérations d'usinage CNC comprennent le Ti-6Al-4V et le Ti-6Al-4VEli. Le premier est réputé pour sa résistance supérieure et le second pour sa biocompatibilité.

Le titane est classé en grades 1, 2, 3, 4, 7 et 11. Les quatre premiers grades sont considérés comme des grades d'alliage pur, tandis que les trois suivants sont des grades d'alliage.

En savoir plus: 

Acier au carbone contre titane

Qu'est-ce qui a la plus grande usinabilité, l'acier ou le titane ?

Usinage CNC de l'acier

Usinabilité est un paramètre de procédé de fabrication soustractif cela fait référence à la facilité avec laquelle il peut enlever la matière lors des opérations d'usinage, telles que le fraisage, le tournage, forageEt autres.

Il s'agit d'une mesure cruciale pour assurer le succès du projet d'usinage CNC pour un matériau particulier. Les propriétés élastiques jouent un rôle important dans l'usinabilité puisque le matériau le moins élastique se déforme rapidement. De plus, la dureté est un autre attribut qui affecte l’usinabilité.

Le titane est un métal dur et possède une faible élasticité. Il est donc moins usinable que l’acier. Le traitement avec l'usinage CNC nécessite plusieurs considérations et des outils d'usinage spécialisés. En revanche, l’acier est plus élastique que le Titane et offre une meilleure usinabilité.

Articles connexes:

Usinabilité du matériau et relation avec l'usinage CNC

Comparaison : propriétés physiques et mécaniques

Les deux matériaux sont populaires dans les projets d’usinage CNC en raison de leur résistance et de leur ténacité. Comparons les propriétés physiques et mécaniques.

Rapport force/poids : Le titane a un rapport résistance/poids élevé en raison de sa faible densité. En comparant le titane avec l'acier, il offre la même résistance que l'acier à 40 % de son poids.

Résistance à la corrosion : Le titane offre plus de résistance à la corrosion que l'acier et ses alliages. L'acier est plus réactif aux acides, aux alcalis et aux produits chimiques industriels, tandis que le titane est stable avec ces produits chimiques. Cependant, il peut réagir aux acides concentrés à haute température.

Conductivité électrique: L'acier permet au courant de circuler plus facilement que le titane en raison de sa plus faible résistance électrique. La faible conductivité du titane en fait une résistance électrique passable.

Conductivité thermique:La conductivité thermique de l’acier est supérieure à celle du Titane et de ses alliages, et il sera judicieux de choisir l’usinage CNC de l’acier pour les applications thermiques. L'acier peut mieux absorber et transférer la chaleur que le titane.

Dureté: La dureté est la propriété mécanique importante de tout matériau d'ingénierie. Il détermine la résistance à l’usure, la déformation, la gravure et d’autres aspects. Le choix du matériau pour un projet CNC nécessite une réflexion très approfondie. La couche d'oxyde de titane, qui se développe sur le titane, crée une surface rigide capable de résister aux forces de pénétration les plus pénétrantes. Cependant, l’acier peut égaler la dureté du titane grâce au processus de traitement thermique.

Durabilité: Le titane est supérieur à l’acier en termes de durabilité. Il est près de 2 à 4 fois plus résistant que l’acier, selon le type d’alliage. Si les pièces usinées CNC sont soignées contre les rayures et présentent une finition de surface appropriée, elles peuvent durer longtemps.

Force mécanique: On pourrait penser que le titane est déterminant en termes de limite d'élasticité, mais l'acier a une plus grande résistance à la traction. Cependant, le titane est plus résistant en termes de masse par unité. Il est préférable de choisir l’acier pour la résistance globale et le titane pour la résistance en masse par unité. De même, l’acier offre une résistance élevée à la traction et au cisaillement, mais le titane est un bon choix pour la résistance par unité de masse.

Stabilité thermique: Les pièces en titane peuvent fonctionner à des températures élevées par rapport à l'acier. Il est judicieux de choisir des applications thermiques. La fusion du titane est de 1668 10 ± 1370 °C, tandis que l'acier est converti en liquide à environ XNUMX XNUMX °C. (Hayes, 1956).

Comparaison des candidatures

L'usinage CNC du titane et de l'acier a tous deux un large éventail d'applications dans plusieurs secteurs. Comparons-les de plus près.

Pour en savoir plus :

Feuilles d'acier inoxydable pour les projets de fabrication

Comparaison des variables d'usinage CNC

Comparaison des options de finition de surface

L'usinage CNC de l'acier crée des pièces plus lisses que le titane. Cependant, diverses approches de finition de surface peuvent être appliquées pour améliorer la qualité de la surface et contrôler la rugosité.

En savoir plus:

• Anodisation du titane : révéler la force et la beauté
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• Applications de la découpe plasma de titane

Comparaison des avantages

Comparaison des inconvénients

Conclusion

L'acier et le titane sont deux matériaux d'usinage CNC courants qui s'appliquent à de nombreuses industries. Ces deux matériaux se déclinent dans une grande variété d’alliages aux propriétés impressionnantes. Presque toutes les opérations d'usinage CNC peuvent être utilisées sur ces alliages en utilisant des outils et des paramètres d'usinage appropriés. La sélection de l’acier et de l’alliage de titane idéaux nécessite une compréhension approfondie de leurs propriétés, des conditions d’usinage, des exigences liées à l’utilisation prévue et de bien d’autres attributs.

ProleanTech propose Services d'usinage CNC pour plus de 50 options de matériaux, dont le titane et l'acier. Nos ingénieurs analysent attentivement les exigences et la faisabilité de précision pour créer les pièces à partir de usinage sur mesure de l'acier et une services d'usinage de titane. Nous disposons d’une équipe d’ingénieurs expérimentés et d’une technologie CNC de pointe pour transformer votre conception en réalité.

Les Questions

Le titane est-il plus résistant que l'acier ?

Le titane a un rapport résistance/poids plus élevé que l’acier, ce qui le rend plus résistant par unité. Cependant, l'acier a une résistance globale plus élevée, il peut donc toujours être le choix préféré pour les applications qui nécessitent une capacité portante et une résistance à la déformation élevées.

Comment le poids du titane se compare-t-il à celui de l’acier ?

Le titane est environ 60 % plus léger que l'acier, ce qui en fait un choix idéal pour les applications où la réduction de poids est critique, comme les industries aérospatiale, automobile et médicale.

Titane contre acier inoxydable, comment se compare-t-il en usinage ? 

L'usinage du titane est généralement plus difficile que l'usinage de l'acier inoxydable en raison de sa conductivité thermique plus faible, de sa réactivité chimique plus élevée et de sa tendance à l'écrouissage. Le titane nécessite généralement des vitesses de coupe plus lentes, des vitesses d'avance plus faibles et un outillage spécialisé pour éviter une usure excessive des outils et garantir la précision.

Quel matériau est facile à traiter avec l'usinage CNC, le titane ou l'acier ?

Les alliages d'acier ont une plus grande usinabilité que les alliages de titane. Cependant, il peut être traité facilement avec les outils d'usinage et les paramètres CNC appropriés.

Quels sont les avantages de l’usinage CNC de l’acier ?

L'usinage CNC de l'acier offre des formes complexes, une précision dimensionnelle, une durabilité, une rentabilité, un délai de livraison rapide et bien d'autres avantages.

Quels types d’acier sont couramment utilisés pour l’usinage CNC ?

Les types d'acier courants utilisés pour l'usinage CNC comprennent l'acier à faible teneur en carbone, l'acier à outils et l'acier inoxydable (tels que 304 et 316). Chaque type présente ses propres avantages et applications, en fonction de facteurs tels que la résistance, la résistance à la corrosion et l'usinabilité.

Pourquoi le titane est-il difficile à usiner CNC ?

Le titane est difficile pour un usinage CNC précis en raison de ses caractéristiques, notamment sa dureté, sa conductivité thermique limitée et sa résistance mécanique élevée. Cela nécessite de prendre en compte plusieurs facteurs opérationnels.

Quels sont les avantages de l’usinage CNC du titane ?

L'usinage CNC en titane offre des pièces offrant une résistance supérieure à la corrosion, des formes complexes, une précision, un attrait esthétique et bien d'autres avantages.

Quel matériau est idéal pour mon projet d’usinage CNC ?

Le choix entre l'acier et le titane pour vos projets d'usinage CNC dépend des spécifications, des caractéristiques, de la précision, de l'utilisation prévue, du coût et de nombreux autres facteurs.

Bibliographie

1. Hayes, Danemark (1956). Détermination du point de fusion de l'hafnium, du zirconium et du titane. Springer Link.
2. (2015). Acier à outils | Les quatre types d'acier. sur https://www.metalsupermarkets.com/.
3. (2014). Titane problématique – Conseils sur l’usinage de ce matériau résistant. SANDVIK Coromant, de https://www.sandvik.coromant.com/.
4. (nd). Whitney a suggéré des vitesses de coupe. OUTILS WHITNEY, de https://www.suncoasttools.com/.

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