Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr (TA15)
Introducción al Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr (TA15)
Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr, comúnmente conocido como TA15, es una aleación de titanio alfa + beta de alta resistencia ampliamente utilizada en las industrias aeroespacial, de defensa y de ingeniería energética. Ofrece excelente soldabilidad, alta resistencia a la fatiga y buena resistencia a la fluencia a temperaturas elevadas, lo que la hace ideal para componentes estructurales que operan en condiciones exigentes.
TA15 presenta una relación resistencia-peso superior y estabilidad bajo cargas térmicas. Estos atributos lo hacen muy adecuado para piezas de titanio mecanizadas por CNC críticas, especialmente cuando se producen con servicios de mecanizado CNC de alta precisión que ofrecen tolerancias ajustadas y calidad constante para estructuras aeroespaciales, soportes de motor y bastidores de soporte.
Propiedades químicas, físicas y mecánicas del Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr (TA15)
Composición química (típica)
Elemento | Rango de composición ( % en peso) | Función principal |
|---|---|---|
Titanio (Ti) | Balance | Elemento base que proporciona resistencia a la corrosión y resistencia estructural |
Aluminio (Al) | 6.0–7.0 | Estabilizador alfa que mejora la resistencia a altas temperaturas |
Molibdeno (Mo) | 0.8–1.2 | Estabilizador beta, mejora la resistencia a la fluencia y a la fatiga |
Vanadio (V) | 0.8–1.2 | Aumenta la resistencia y la estabilidad de fase |
Zirconio (Zr) | 1.8–2.2 | Favorece la resistencia a la fluencia y la estabilidad térmica |
Oxígeno (O) | ≤0.15 | Mejora la resistencia pero afecta la ductilidad |
Hierro (Fe) | ≤0.30 | Elemento residual |
Hidrógeno (H) | ≤0.015 | Se mantiene bajo para evitar la fragilización |
Propiedades físicas
Propiedad | Valor (típico) | Norma/condición de ensayo |
|---|---|---|
Densidad | 4.52 g/cm³ | ASTM B311 |
Rango de fusión | 1600–1650°C | ASTM E1268 |
Conductividad térmica | 7.0 W/m·K a 100°C | ASTM E1225 |
Resistividad eléctrica | 1.65 µΩ·m a 20°C | ASTM B193 |
Expansión térmica | 8.6 µm/m·°C | ASTM E228 |
Capacidad calorífica específica | 560 J/kg·K a 20°C | ASTM E1269 |
Módulo elástico | 115 GPa | ASTM E111 |
Propiedades mecánicas (solubilizado + envejecido)
Propiedad | Valor (típico) | Norma de ensayo |
|---|---|---|
Resistencia a la tracción | 1000–1150 MPa | ASTM E8/E8M |
Límite elástico (0.2%) | 900–1050 MPa | ASTM E8/E8M |
Alargamiento | ≥8% | ASTM E8/E8M |
Dureza | 330–370 HB | ASTM E10 |
Resistencia a la fluencia | Excelente | ASTM E139 |
Resistencia a la fatiga | Alta | ASTM E466 |
Características clave del Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr (TA15)
Alta resistencia estructural: Con resistencia a la tracción >1000 MPa y resistencia a la fatiga adecuada para piezas de grado aeroespacial, TA15 es ideal para estructuras de fuselaje con altas cargas.
Resistencia térmica y a la oxidación: La aleación mantiene la integridad estructural hasta 500°C, resistiendo la deformación y la oxidación durante un servicio prolongado.
Buena soldabilidad: TA15 puede soldarse con métodos convencionales con un impacto mínimo en las propiedades mecánicas cuando se aplica un tratamiento térmico posterior a la soldadura adecuado.
Excelente vida a la fatiga: La microestructura casi alfa permite un servicio prolongado en aplicaciones dinámicas como rotores de helicóptero y soportes de motor de aeronaves.
Desafíos y soluciones de mecanizado CNC para titanio TA15
Desafíos de mecanizado
Baja conductividad térmica: Como otras aleaciones de titanio, TA15 acumula calor en la interfaz herramienta-viruta, aumentando el desgaste de la herramienta y la distorsión térmica.
Endurecimiento por deformación y recuperación elástica: Esta aleación se endurece rápidamente y presenta retorno elástico debido a su módulo elástico de 115 GPa, afectando el acabado de precisión.
Adhesión a la herramienta: TA15 tiende a adherirse a las herramientas de corte con refrigeración insuficiente o una geometría de herramienta deficiente, provocando agarrotamiento y daño superficial.
Muescas en el filo y control de viruta: La formación de viruta continua y el desgaste por muesca requieren una geometría de corte y estrategia de refrigeración optimizadas.
Estrategias de mecanizado optimizadas
Selección de herramientas
Parámetro | Recomendación | Justificación |
|---|---|---|
Material de la herramienta | Carburo de grano fino o plaquitas recubiertas por PVD | Resistencia al desgaste y estabilidad térmica |
Recubrimiento | AlTiN o TiSiN (≥4 µm) | Previene el agarrotamiento y mejora la vida útil de la herramienta |
Geometría | Ángulo de desprendimiento positivo, filo redondeado | Reduce el calor y la fuerza de corte |
Velocidad de corte | 20–50 m/min | Controla la carga térmica |
Avance | 0.10–0.25 mm/rev | Mantiene el espesor de viruta |
Refrigerante | Refrigerante en emulsión, ≥100 bar | Mejora la refrigeración y la evacuación de viruta |
Parámetros de corte del Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr (TA15) (cumplimiento ISO 3685)
Operación | Velocidad (m/min) | Avance (mm/rev) | Profundidad de corte (mm) | Presión del refrigerante (bar) |
|---|---|---|---|---|
Desbaste | 20–30 | 0.15–0.20 | 2.0–3.0 | 80–100 (a través de la herramienta) |
Acabado | 45–60 | 0.05–0.10 | 0.2–0.5 | 100–150 |
Tratamiento superficial para piezas de titanio TA15
Prensado isostático en caliente (HIP) mejora la integridad estructural y la resistencia a la fatiga, especialmente en componentes de fuselaje o de turbina.
Tratamiento térmico normalmente incluye envejecimiento entre 500–600°C para optimizar la distribución de fases y la resistencia a la fluencia.
Soldadura de superaleaciones es eficaz con material de aporte compatible con beta y alivio de tensiones posterior a la soldadura para evitar la formación de “alpha-case”.
Recubrimiento de barrera térmica (TBC) protege las piezas TA15 expuestas al calor o a entornos oxidantes, especialmente en sistemas de escape.
Mecanizado CNC respalda la fabricación de componentes estructurales con tolerancias tan ajustadas como ±0.01 mm.
Mecanizado por descarga eléctrica (EDM) permite la creación de microcaracterísticas en TA15 endurecido sin deformación térmica.
Taladrado profundo es ideal para taladros de precisión y canales de refrigeración, logrando Ra ≤ 1.6 µm y L/D > 30:1.
Ensayos de materiales incluyen pruebas mecánicas, metalográficas, de fluencia y ensayos no destructivos para QA en aeroespacial y defensa.
Ensayos y análisis de materiales
Los componentes de aleación TA15 se validan mediante ensayos de tracción y fluencia, análisis de fatiga, evaluación de microestructura de fases (SEM/XRD) y END por ultrasonidos o corrientes inducidas, según normas AMS o GB.
Aplicaciones industriales del Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr (TA15)
Aeroespacial: Ideal para piezas estructurales de fuselaje, pilones de motor y vigas de soporte que requieren alta resistencia a la fatiga.
Defensa: Se utiliza en componentes de misiles, sistemas de rotor y sistemas aeroespaciales blindados.
Generación de energía: Aplicado en discos de turbina, conductos y carcasas de contención de presión bajo esfuerzo térmico.
Equipos industriales: Soporta equipos dinámicos expuestos a esfuerzos cíclicos y oxidación, como carcasas de intercambiadores de calor.
Explorar blogs relacionados
