Dans l'ensemble, les difficultés liées au traitement des alliages de titane peuvent être attribuées aux quatre raisons principales suivantes, qui se combinent pour entraîner une durée de vie courte de l'outil, une faible efficacité de traitement et des coûts élevés :
Difficulté principale 1 : mauvaise conductivité thermique - "La chaleur ne peut pas se dissiper, ce qui provoque la combustion de l'outil"
Description du problème : La conductivité thermique des alliages de titane est très faible, environ seulement 1/5 de celle de l'acier et 1/16 de celle de l'aluminium. Cela signifie que la grande quantité de chaleur générée lors du processus de coupe ne peut pas être évacuée rapidement par les copeaux ou la pièce à usiner.
Conséquence directe : jusqu'à 80 % de la chaleur de coupe s'accumule sur le tranchant étroit de l'outil, provoquant des températures locales extrêmement élevées au niveau de la pointe (qui peuvent facilement dépasser 1 000 degrés même à des vitesses de coupe inférieures). Les températures élevées ramollissent rapidement le matériau de l’outil, entraînant une usure et un écaillage rapides. C’est la principale raison limitant l’augmentation de la vitesse de coupe.
Défi principal 2 : Réactivité et affinité chimiques élevées - « Adhérence de l'outil, arrachement du matériau de l'outil »
Description du problème : Le titane est très réactif chimiquement à haute température et réagit facilement avec la plupart des matériaux d'outils (en particulier le cobalt contenu dans le carbure cémenté), ce qui entraîne une « affinité ».
Conséquence directe : cela entraîne une grave « usure accumulée des bords » et une « usure par diffusion ». Le titane fondu adhère à la surface de l'outil comme de la « colle », et sous le brossage des copeaux, il arrache petit à petit le matériau de l'outil. Cela limite l’augmentation de la vitesse de coupe et provoque une défaillance anormale de l’outil.
Défi principal 3 : Haute résistance tout en conservant une-résistance aux températures élevées - "Dur et résistant, avec d'énormes forces de coupe"
Description du problème : Les alliages de titane ont un rapport résistance-/-poids très élevé. Plus important encore, ils conservent une résistance et une dureté très élevées à des températures élevées (c'est-à-dire qu'ils ont une bonne « résistance à haute température » ou « résistance thermique »). Lors de l'usinage de l'acier ordinaire, la chaleur générée dans la zone de coupe ramollit le matériau, facilitant ainsi la coupe ; cependant, les alliages de titane restent « robustes » même à des températures élevées.
Conséquence directe : des forces de coupe très élevées sont nécessaires, ce qui exige que l'outil de coupe lui-même ait une résistance et une ténacité extrêmement élevées, sinon un écaillage ou une rupture peut se produire. Les énormes forces de coupe imposent également des exigences élevées en termes de puissance de la machine-outil et de rigidité du système de processus.
Difficulté principale 4 : faible module d'élasticité - « Déviation de l'outil, vibration, difficile de garantir la précision de l'usinage »
Description du problème : Les alliages de titane ont un module d'élasticité relativement faible, ce qui signifie qu'ils sont « plus mous » et moins rigides.
Conséquences directes : Déviation de l'outil : sous les forces de coupe, la pièce (en particulier les pièces à parois minces) est sujette à une déformation élastique et elle revient après l'usinage, ce qui fait que la profondeur de coupe réelle est inférieure à la valeur définie, ce qui affecte la précision de l'usinage et la stabilité dimensionnelle. Vibrations et vibrations : elles induisent facilement des vibrations de coupe, qui affectent non seulement la qualité de la surface, mais soumettent également l'outil à des contraintes alternées, conduisant à un écaillage prématuré.
Usure accrue des flancs : La surface usinée produit une forte friction avec le flanc de l'outil en raison de la récupération élastique, accélérant ainsi l'usure des flancs.
