Liga de Titânio TA2
Introdução à Liga de Titânio TA2
A Liga de Titânio TA2, também conhecida como Titânio Grau 2, é um titânio comercialmente puro com resistência ligeiramente superior à do TA1, mantendo excelente resistência à corrosão e conformabilidade. É amplamente utilizada em aplicações que exigem resistência moderada, soldabilidade superior e durabilidade em ambientes corrosivos.
O TA2 é especialmente adequado para componentes de precisão nas indústrias aeroespacial, de processamento químico, marítima e médica. Seu desempenho sob pressão e sua alta estabilidade térmica o tornam ideal para a fabricação de peças de titânio usinadas em CNC que exigem tolerâncias apertadas e longa vida útil. O TA2 é frequentemente produzido usando serviços avançados de usinagem CNC para um processamento preciso e eficiente.
Propriedades Químicas, Físicas e Mecânicas da Liga de Titânio TA2
Composição Química (Típica)
Elemento | Faixa de Composição (em massa, %) | Função Principal |
|---|---|---|
Titânio (Ti) | Balanço (≥98,5) | Fornece resistência à corrosão e integridade estrutural |
Oxigênio (O) | ≤0,25 | Reforça a resistência com perda mínima de ductilidade |
Nitrogênio (N) | ≤0,03 | Aumenta as propriedades de tração e a dureza |
Carbono (C) | ≤0,08 | Controla o crescimento de grão e a resistência mecânica |
Ferro (Fe) | ≤0,3 | Elemento residual que afeta a soldabilidade e a tenacidade |
Hidrogênio (H) | ≤0,015 | Precisa ser controlado para evitar fragilização |
Propriedades Físicas
Propriedade | Valor (Típico) | Norma/Condição de Ensaio |
|---|---|---|
Densidade | 4,51 g/cm³ | ASTM B311 |
Faixa de Fusão | 1660–1670°C | ASTM E1268 |
Condutividade Térmica | 16,4 W/m·K a 100°C | ASTM E1225 |
Resistividade Elétrica | 0,46 µΩ·m a 20°C | ASTM B193 |
Expansão Térmica | 8,9 µm/m·°C (20–1000°C) | ASTM E228 |
Capacidade Térmica Específica | 545 J/kg·K a 20°C | ASTM E1269 |
Módulo de Elasticidade | 103 GPa a 20°C | ASTM E111 |
Propriedades Mecânicas (Condição Recozida)
Propriedade | Valor (Típico) | Norma de Ensaio |
|---|---|---|
Resistência à Tração | 345–485 MPa | ASTM E8/E8M |
Limite de Escoamento (0,2%) | 275–410 MPa | ASTM E8/E8M |
Alongamento | ≥20% | ASTM E8/E8M |
Dureza | 160–200 HB | ASTM E10 |
Resistência à Fluência | Moderada | ASTM E139 |
Resistência à Fadiga | Boa | ASTM E466 |
Principais Características da Liga de Titânio TA2
Resistência à Corrosão Aprimorada: O TA2 oferece resistência excepcional à água salgada, meios ácidos e alcalinos. Ele forma um filme de óxido denso (TiO₂), o que o torna adequado para reatores químicos, trocadores de calor marítimos e tubulações de condensadores.
Resistência Moderada e Excelente Ductilidade: Com resistência à tração de até 485 MPa e alongamento ≥20%, o TA2 equilibra conformabilidade e resistência, permitindo repuxo profundo e conformação a frio em geometrias complexas.
Soldabilidade Superior: O TA2 apresenta baixa contaminação por elementos intersticiais e forte resistência à fragilização durante a soldagem por fusão. Isso o torna ideal para vasos de pressão, sistemas de tubulação e estruturas soldadas em equipamentos aeroespaciais e médicos.
Biocompatibilidade: A liga é não tóxica e altamente compatível com tecidos humanos, sendo um material preferencial para implantes cirúrgicos e hardware odontológico.
Desafios e Soluções de Usinagem CNC para a Liga de Titânio TA2
Desafios de Usinagem
Acúmulo de Calor: Devido à condutividade térmica inferior à do aço (~16,4 W/m·K), as zonas de corte atingem rapidamente altas temperaturas, aumentando o desgaste da ferramenta.
Aderência de Ferramenta e Gripping (Galling): O Titânio TA2 adere às arestas de corte em temperaturas elevadas, formando arestas postiças que prejudicam o acabamento superficial.
Recuperação Elástica: O módulo de elasticidade de 103 GPa do TA2 provoca retorno elástico durante passes de acabamento, tornando a precisão dimensional mais desafiadora.
Encruamento Moderado: O TA2 endurece sob pressão da ferramenta, exigindo remoção consistente de cavacos para evitar endurecimento superficial.
Estratégias de Usinagem Otimizadas
Seleção de Ferramentas
Parâmetro | Recomendação | Justificativa |
|---|---|---|
Material da Ferramenta | Metal duro microgrão, pastilhas CBN | Combate calor e encruamento |
Revestimento | TiSiN, AlTiN (3–5 µm) | Minimiza aderência e melhora a barreira térmica |
Geometria | Aresta afiada, alto ângulo de saída, baixa hélice | Reduz força de corte e evita gripping (galling) |
Velocidade de Corte | 30–80 m/min | Equilibrada para acabamento e vida útil da ferramenta |
Taxa de Avanço | 0,08–0,25 mm/volta | Garante espessura de cavaco para dissipação de calor |
Fluido de Corte | Emulsão de alta pressão (≥80 bar) | Melhora a remoção de calor e a evacuação de cavacos |
Parâmetros de Corte do Titânio TA2 (Conformidade ISO 3685)
Operação | Velocidade (m/min) | Avanço (mm/volta) | Profundidade de Corte (mm) | Pressão do Fluido de Corte (bar) |
|---|---|---|---|---|
Desbaste | 20–30 | 0,15–0,25 | 2,0–3,0 | 70–100 (Através da ferramenta) |
Acabamento | 35–60 | 0,05–0,10 | 0,3–0,5 | 100–150 |
Tratamento de Superfície para Peças de Titânio TA2
Prensagem Isostática a Quente (HIP) pode melhorar a resistência à fadiga ao eliminar microvazios e aumentar a densidade em peças estruturais críticas de TA2.
Tratamento Térmico do TA2 inclui recozimento de alívio de tensões a 540–650°C para melhorar a estabilidade dimensional e o desempenho de usinagem.
Soldagem de Superligas fornece soldas de alta resistência com mínima distorção, ideal para conjuntos de parede fina e de alta pressão.
Revestimento de Barreira Térmica (TBC) protege peças de TA2 em ambientes termicamente extremos, reduzindo a oxidação superficial e a fadiga térmica.
Usinagem CNC é necessária para alcançar tolerâncias submilimétricas e geometrias complexas em componentes TA2 de grau industrial e aeroespacial.
Usinagem por Descarga Elétrica (EDM) é útil para produzir características de tolerância apertada e microfuros em peças de TA2 sem introduzir tensões mecânicas.
Furação Profunda garante retilineidade <0,3 mm/m e excelente acabamento da parede interna (Ra ≤ 1,6 µm), adequado para canais de fluxo e injetores em TA2.
Ensaios de Materiais, como tração, XRD e MEV (SEM), asseguram conformidade com padrões de qualidade de grau aeroespacial e médico para TA2.
Ensaios e Análise de Materiais
Os protocolos de ensaio para TA2 incluem ensaios mecânicos (tração, fadiga, dureza), análise metalográfica e avaliação não destrutiva (END), como ensaio ultrassônico e inspeção por correntes parasitas para garantir a integridade da peça.
Aplicações Industriais da Liga de Titânio TA2
Aeroespacial: Usado em tanques de combustível, suportes e dutos ambientais devido à resistência e à resistência à corrosão.
Processamento Químico: Fabricado em reatores, bombas e tubulações para ácidos graças à excelente resistência a agentes oxidantes e redutores.
Médico: Implantes, placas ortopédicas e instrumentos cirúrgicos que exigem pureza, biocompatibilidade e baixo módulo.
Marítimo: Componentes como fixadores, trocadores de calor e tubos de dessalinização expostos a água salgada e salmoura.
Geração de Energia: Empregado em condensadores, lavadores (scrubbers) e sistemas de exaustão onde ocorre exposição a cloretos e ácidos.
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