Titanio: caratteristiche, proprietà, come si lavora

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lavorazione titanioIl titanio, che si trova nel IV gruppo della tavola periodica con numero atomico 22, possiede delle eccellenti proprietà dal punto di vista ingegneristico:

  • bassa densità,
  • alta resistenza,
  • basso modulo di elasticità,
  • bassa conducibilità termica,
  • bassa espansione termica,
  • grande resistenza a corrosione,
  • facilità di lavorazione,
  • biocompatibilità,
  • periodo di dimezzamento radioattivo estremamente corto.

Il titanio non è magnetico ed è in grado di sostenere temperature estreme, risulta anche immune all’attacco corrosivo dell’acqua salata o degli ambienti marini. Resiste agli acidi di alcali, di acque naturali e di prodotti chimici industriali e resiste anche agli attacchi di erosione alla cavitazione ed agli urti.

Da dove viene estratto e come si lavora il titanio?

Il titanio viene estratto dai minerali e reso puro, si presenta bianco e brillante.  Una delle sue principali caratteristiche è la duttilità pertanto può essere  stampato a caldo in diverse forme.

Il titanio si lavora a bassa velocità di rotazione perchè è un materiale altamente infiammabile e pone potenziali rischi per la sicurezza. Quando occorre una lavorazione di precisione del titanio, servono anche macchinari in grado di lavorare ad alta velocità senza surriscaldarsi e di grande resistenza.

Il titanio è comunemente sottoposto alle lavorazioni di:

  • alesatura,
  • brocciatura,
  • estrusione,
  • foratura,
  • forgiatura,
  • fresatura,
  • goffratura,
  • laminazione a caldo e a freddo,
  • martellatura,
  • maschiatura,
  • stampaggio,
  • taglio (con sega alternativa o a nastro, oppure termico o ad acqua),
  • tornitura.

Il titanio è certamente un materiale che può essere considerato ricco di fascino, ma non semplice da lavorare. Molte aziende utilizzano macchinari per il taglio ad acqua per lamiere di titanio da 6.000 mm x 2.500 mm, con pressioni fino a 6.300 bar.

Il taglio ad acqua utilizza un abrasivo che permette di effettuare tagli “freddi” senza alterare termicamente la zona di taglio per spessori fino a 200 mm.
Le segatrici a nastro sono capaci di gestire diametri da 10 a 1.000 mm. Inoltre,  ed i macchinari che usufruiscono del sistema EDM, possono tagliare con precisione decimale perimetri anche a disegno fino a 800 mm.
Nel settore chimico, petrolchimico, nell’industria automobilistica ed in quella areonautica sono molti richiesti i forgiati del titanio.
Trasformato, il titanio presenta caratteristiche meccaniche migliori, individuabili nelle norme ASTM/ASME 381.
Per effettuare questo tipo di lavorazione, servono presse da 600 tonnellate, magli e forni con strumenti di controllo delle temperature.
Il trattamento termico di distensione è in grado di garantire una stabilità dimensionale e caratteristiche meccaniche ottimali.
La ricottura del titanio risulta essere un processo indispensabile per la lavorazione successiva del materiale e per l’eliminazione delle tensioni dovute alle operazioni di forgiatura.

Tornitura del titanio

Sono due le fasi della tornitura del titanio:

  1. sgrossatura, l’asportazione dal materiale grezzo di una crosta ossidata superficiale molto dura attraverso  l’impiego di solidi torni e di utensili con carburi di tungsteno;
  2. finitura a disegno, eseguita da torni di precisione, anche a controllo numerico.

Il titanio può essere colorato?

Il titanio può essere colorato per mezzo dell”ossidazione anodica“.
Per mezzo  dell’utilizzo di tecniche elettrolittiche di anodizzazione si aumenta lo spessore ottenendo un’ampia scala di colori di interferenza. E’ anche interessante sapere che il titanio è adatto anche per applicazioni artistiche.

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