Titânio Grau 5 (Ti-6Al-4V)

O que as separa é a resistência mecânica, não a resistência à corrosão. O Grau 2 é titânio comercialmente puro com cerca de 345 MPa de tração: conformável, facilmente soldável, mais fácil de usinar e mais barato — é a resposta certa quando a peça existe para sobreviver a um meio corrosivo: manuseio químico, trocadores de calor, conexões navais e submarinas. O Grau 5 (Ti-6Al-4V) é a liga com cerca de 950 MPa de tração e a mesma densidade de 4,43 g/cm³, e é por isso que carrega o trabalho estrutural e de implantes. Ambos são praticamente imunes em água do mar, então não pague por Grau 5 para obter um desempenho de corrosão que você já tem. Se a peça é carregada, ou se uma seção precisa ser afinada para poupar peso, Grau 5. Se é conformada ou soldada e apenas não pode corroer, Grau 2.

Mesma liga, química mais restrita. O Grau 23 é o Ti-6Al-4V ELI — extra low interstitial — com limites menores de oxigênio, nitrogênio, carbono e ferro. Esses intersticiais elevam a resistência, mas custam ductilidade e tenacidade à fratura; assim o ELI troca um pouco de resistência por tolerância a dano, que é o que o trabalho de implante e criogênico quer. Material para implante cirúrgico normalmente é especificado pela ASTM F136 (Ti-6Al-4V ELI) ou ASTM F1472 (Grau 5 padrão); barra e tarugo industriais seguem ASTM B348 ou AMS 4928. Coloque a norma no desenho em vez da palavra titânio, e declare à parte se você precisa de certificados de usina rastreáveis ao lote de corrida — essa rastreabilidade, e não o nome da liga, é o que torna o material utilizável numa fabricação regulada.

Três propriedades físicas, e nenhuma delas é o preço do metal. Primeiro, a condutividade térmica é baixa, então o calor gerado no corte fica na aresta da ferramenta em vez de sair no cavaco — é isso que limita a velocidade de corte e queima ferramentas. Segundo, o titânio é quimicamente reativo na temperatura de corte e ataca os materiais de ferramenta, o que encurta ainda mais a vida útil e impede tratá-lo como aço. Terceiro, o módulo de elasticidade é de cerca de 114 GPa, aproximadamente metade do aço, então a peça foge da ferramenta e seções finas vibram, o que obriga a engajamento leve e fixação rígida. O resultado é baixa velocidade, refrigeração abundante ou de alta pressão através da ferramenta, trocas frequentes de ferramenta e mais horas-máquina por peça. Leia o custo como tempo de máquina e ferramental, não como matéria-prima. Se o alumínio 7075-T6 ou o inox 17-4 PH atende ao carregamento, qualquer um deles custará uma fração.

Cinco coisas. Especifique o grau com a norma — Grau 5 conforme ASTM B348 ou AMS 4928, Grau 23 conforme ASTM F136 — e não apenas a palavra titânio. Dê um único esquema de datums no qual a peça possa realmente ser fixada, e marque quais tolerâncias são funcionais, porque manter tudo apertado em titânio se paga em horas-máquina. Dimensione os raios de canto interno para uma ferramenta capaz de sobreviver ao corte: um raio pequeno num bolso profundo significa uma ferramenta esbelta no pior material possível, e normalmente sai mais barato abrir o raio do que pagar a vida da ferramenta. Especifique o acabamento explicitamente — o titânio costuma ser entregue como usinado ou jateado, anodizado conforme AMS 2488 quando resistência a engripamento e desgaste importa, e passivado quando a especificação exige. Por fim, declare no desenho — não num e-mail — a certificação necessária (certificado de material, relatório de inspeção, primeiro artigo), para que ela seja cotada e não descoberta depois.

O limite é dado pela rigidez, não pela resistência. Com cerca de 114 GPa, o módulo de elasticidade é aproximadamente metade do aço, então uma parede de titânio com dada espessura deflete cerca do dobro sob a mesma pressão de corte — afasta-se da ferramenta, volta atrás dela e vibra. As consequências são práticas: deixe mais sobremetal para o acabamento do que deixaria em alumínio, desbaste simetricamente para que a peça não empene para um lado, tire a parede final num único passe leve com ferramenta afiada, e apoie a parede enquanto ela é usinada — castanhas macias, cera, uma nervura sacrificial removida no fim. No desenho, diga quais espessuras de parede e quais cotas de planicidade são funcionais e declare a condição de restrição para inspeção, porque uma peça fina de titânio medida livre e medida fixada são duas peças diferentes.