HORN participe au prochain salon SIANE qui se déroulera du 18 au 20 octobre 2016 à Toulouse, sur le stand 6V21 (hall 6). Déjà bien implanté dans le secteur aéronautique & spatial avec différentes gammes d'outils utilisées pour les usinages des constructeurs et sous-traitants, HORN profitera de cet événement pour présenter ses dernières nouveautés destinées à l'usinage du titane.

L'usinage du titane n'est pas une tâche aisée

La faible conductivité thermique de ce matériau rend difficile l'évacuation de la chaleur. La chaleur produite par l'usinage par enlèvement de copeaux se concentre au niveau de l'arête de coupe et à la surface de l'outil. Le copeau doit par conséquent être rapidement évacué de la zone de coupe. La formation des copeaux de titane est loin d'être idéale, ceux-ci tendant à se fendre en se refroidissant. La ductilité du matériau constitue, par ailleurs, un problème supplémentaire. Sous la pression de la coupe, le titane tend à se rétracter, entraînant une pression et un frottement au niveau de la surface libre. Le titane présente une tendance à s'agglutiner, rendant la lubrification nécessaire. Des solutions d'usinage spéciales sont alors requises.

Le titane présente une résistance mécanique élevée. Il est également bon conducteur, excepté pour la chaleur. Il affiche par ailleurs une faible dilatation sous l'effet de la chaleur. Ses propriétés de résistance, équivalentes à celles des aciers trempés, sont conservées jusqu'à environ 635°C. En fonction de l'alliage dans lequel il intervient, sa résistance à la traction peut être comprise entre 300 et 1150 N/mm2. Avec une masse volumique de 4,51 g/cm3, le titane s'avère presque deux fois plus léger que l'acier. Sa température de fusion de 1660°C est supérieure à celle de l'acier. La résistance du titane à la corrosion est exceptionnellement élevée, en particulier contre les solutions de chlorure, l'eau de mer et les acides organiques. En vertu de leurs propriétés particulières, le titane et ses alliages sont utilisés dans de nombreux domaines. Ces domaines incluent l'aérospatiale, les techniques médicales, les techniques de l'énergie et du transport, le sport automobile, l'industrie chimique et la bijouterie.

HORN propose plusieurs gammes d'outils pour l'usinage du titane

HORN, des solutions outils particulières

Pour l'usinage de matériaux à base de titane, tels que le Ti6Al4V, HORN a développé une gamme exceptionnelle d'outils destinés à répondre aux plus grands problèmes posés par l'usinage du titane au moyen de tranchants affûtés, angles de coupe positifs, angles de dépouille importants et tranchants polis.

Pour ses fraises en carbure monobloc destinées à l'usinage du titane dans l'ingénierie aérospatiale et la technique médicale, HORN a développé le matériau de coupe TSTK, lequel présente des propriétés tribologiques de bon niveau, une résistance élevée à la température et une faible introduction de la chaleur dans le substrat, autrement dit un vrai bouclier thermique. Un aspect important supplémentaire à considérer lors du développement des fraises à queue en carbure monobloc a été le suivant : les fraises à queue ont été configurées avec une division et un angle de torsion différents. Cela a permis de réduire les vibrations et d'obtenir un processus de coupe plus fluide et plus discret. Lors de l'usinage du titane, il est indispensable d'utiliser une quantité suffisante de fluide de coupe.

La gamme Titane de HORN inclut une gamme complète de fraises en carbure monobloc en versions à quatre et cinq dents, pour des dimensions de 2 à 20 mm de diamètre, et de 2 x D ou 3 x D.

Composants de structure pour l'aérospatiale

Intégrés en proportion de 15 à 20 %, les composants de titane et d'alliages de titane utilisés dans la construction d'aéronefs correspondent aujourd'hui au double de ceux de la génération précédente. Environ 80 % des applications du titane sont attribuées au secteur de l'aérospatial.

Les composants de titane constituent généralement la structure du fuselage et le profil des ailes. Ils apparaissent également dans l'empennage, le train d'atterrissage, les volets d'atterrissage et de freinage, les cadres de porte, les supports transversaux et les sièges.

L'usinage de ces éléments de structure est habituellement réalisé avec un taux d'enlèvement supérieur à 95 %, souvent à partir de pièces brutes forgées. Le processus de forgeage entraîne des tensions propres au niveau de la pièce. Pendant le fraisage de ces composants de structure, ces tensions propres sont considérablement modifiées par le taux d'enlèvement élevé, entraînant une déformation du composant long et fin. Une fois la pièce retirée de la table d'usinage, des déformations allant jusqu'à quelques millimètres peuvent encore se produire.

Les difficultés impliquées par l'usinage du titane et la quantité croissante des composants constitués de ce matériau ne représentent qu'une partie de la problématique globale. L'autre partie réside dans l'introduction d'alliages plus modernes. Outre l'alliage Ti6Al4V conventionnel utilisé dans la construction d'aéronefs, le nouveau matériau Ti5553 (Ti5Al5V5Mo3Cr), avec sa résistance de 1400 N/mm² et ses propriétés particulièrement contraignantes en matière d'usinage, prend peu à peu de l'importance dans le secteur.

Adaptation nécessaire de tout le process

Pour obtenir un usinage du titane de bonne qualité, la chaîne complète du process doit être adaptée. Cela commence par le choix d'un outil approprié au niveau du substrat, de la géométrie et du revêtement, ainsi que du système de fixation, laquelle doit disposer d'un serrage précis, d'un mouvement rigoureusement concentrique et d'une capacité importante d'absorption des vibrations. Côté machine, les forces en jeu impliquent l'utilisation de broches particulièrement résistantes, ainsi que de centres d'usinage à 5 axes, modernes et dynamiques.

D'autres matériaux bénéficient des solutions HORN

Outre les composants de titane destinés au secteur aérospatial, d'autres matériaux bénéficient des solutions efficaces de HORN. Tel est le cas, par exemple, de l'aluminium et du PRFC. Les fraises à avance rapide du système DAH 25, 37 et 62 sont spécifiquement adaptées aux éléments de structure de grande taille en titane. Leur fonction de prédilection consiste au fraisage de poches par interpolation circulaire et hélicoïdale. Pour les éléments en titane forgés, les fraises à emboîter du système DAH font preuve d'une efficacité particulière. Ces outils sont également spécifiquement adaptés à l'usinage de matériaux rencontrés dans le secteur aérospatial, tels que l'Hastelloy, l'Inconel ou l'Astroloy.

Pour le fraisage d'aciers à haute résistance, HORN propose une riche gamme de fraises en carbure monobloc avec le système DS. Pour les pièces en aluminium, la gamme Alu de HORN comprend une vaste variété de fraises en carbure monobloc et à plaquettes réversibles.

Les fraises en carbure monobloc à diamant CVD ou polycristallin sont, quant à elles, spécifiquement adaptées à l'usinage de composants de PRFC de grande et petite taille. Par ailleurs, il n'est pas rare qu'un outil spécial soit nécessaire à l'obtention du meilleur résultat possible. Dans ce type de situation, le dialogue entre l'équipe commerciale de HORN et le client sera déterminant.