Tube en titane

Le tube en titane est un sujet intéressant car il s'agit d'un matériau qui offre des avantages uniques mais pose également des défis particuliers. Malgré tout, le titane est utilisé dans certains dispositifs médicaux et d'autres applications où ses caractéristiques uniques sont bénéfiques.

Attributs souhaitables du tube en titane

• Le tube en titane est souvent utilisé en raison de sa résistance chimique supérieure, bien supérieure à celle de l'acier inoxydable de grade 304 ou même de grade 316.
• En tant que matériau à haute résistance et à faible poids avec une résistance élevée à la corrosion, le titane offre un rapport résistance/poids élevé qui en fait un bon choix pour une gamme diversifiée d'applications de tubes.
• Tubes à rayon de petit diamètre destinés aux applications automobiles.
• Petits tubes ronds en titane utilisés pour envelopper les graines en curiethérapie.
• Tubes en titane à paroi mince pour les boîtiers de conteneurs chimiquement actifs utilisés dans les sciences de la vie.
• Les tubes en titane sont également utiles dans les instruments d'analyse, tels que la chromatographie et d'autres applications où le tube doit :
• Résistez à une exposition répétée.
• N'interagit pas avec de nombreux types de produits chimiques et d'autres substances.
• Un autre avantage du tube en titane dans les dispositifs médicaux est qu'il est biocompatible. Non seulement le corps humain peut tolérer l'utilisation du titane (ce qui est assez important), mais il est également non magnétique - une caractéristique de plus en plus importante à mesure que l'utilisation de l'imagerie par résonance magnétique (IRM) devient plus courante dans les diagnostics médicaux.
• Qu'il s'agisse d'une aiguille cardiaque placée temporairement ou d'un remplacement articulaire osseux (espérons-le) permanent, la compatibilité IRM est importante pour tout dispositif médical inséré ou implanté dans le corps pendant une durée quelconque et où un matériau légèrement magnétique serait dangereux.
• Dans le cas contraire, ce qui est censé être un test de diagnostic non invasif pourrait entraîner l'arrachement d'un dispositif métallique du corps. Inutile de préciser que ce n'est PAS un bon résultat !

Une remarquable variété de nuances et de recettes pour les tubes en titane

• Un autre avantage du titane est que, tout comme il existe différents types d’acier inoxydable, il existe de nombreuses qualités différentes de tubes en titane.
• Par exemple, l'ASTM dispose de plusieurs normes (principalement B265, B348 et B381) relatives aux « recettes » des nuances de titane utilisées dans différentes applications. Si vous examinez les spécifications, vous verrez qu'il existe même plusieurs nuances pour le titane non allié.
• L'alliage de titane le plus couramment disponible sur le marché, le grade 5, offre une résistance et une ténacité élevées. Et contrairement au titane pur, le titane grade 5 peut être traité thermiquement, ce qui lui permet d'être soudé et fabriqué pour des tubes et d'autres utilisations dans les applications aérospatiales, marines, chimiques et médicales.

Tubes en titane à mémoire de forme

• Pour les applications nécessitant une mémoire de forme, vous pouvez également envisager un tube en titane disponible sous forme de nickel-titane, ou NiTi (également appelé nitinol), qui constitue une catégorie de produit distincte.
• En théorie, le matériau est un mélange 50/50 de nickel et de titane, mais le NiTi n'est jamais exactement cela. En fait, le NiTi est toujours un mélange personnalisé, sans spécification ASTM et chaque fabricant ayant sa propre formule exclusive.
• Le NiTi est souvent utilisé pour produire des tubes médicaux qui nécessitent un degré élevé de flexibilité et de résistance à la flexion, tels que les fils-guides de cathéters, les stents et les aiguilles super-élastiques pour la microchirurgie. Lorsqu'il est correctement traité, le matériau offre également une excellente résistance à la corrosion.

Les défis du travail avec le titane

• Bien entendu, aucun matériau ne convient à toutes les applications, et le titane ne fait pas exception.
• Comparaison avec l'acier inoxydable
• L'une des difficultés est que le matériau est un peu plus cassant et plus difficile à étirer que l'acier inoxydable. Le titane est donc plus difficile à travailler.
• Bien que le titane puisse être étiré dans un tube, le procédé ne produit pas la belle surface lisse qui peut être obtenue lors de l'étirage de l'acier inoxydable. Certaines entreprises peuvent étirer le titane jusqu'à Ra 8-10 micropouce ; cependant, l'acier inoxydable peut être étiré jusqu'à un Ra 3-4 micropouce sensiblement plus lisse ou mieux.
• Le diamètre intérieur plus rugueux d'un tube en titane peut avoir un impact sur les propriétés microfluidiques de tout liquide devant se déplacer dans le tube. Cela peut constituer un problème dans les applications où la fluidité du liquide est particulièrement importante.
• Pour la plupart des applications de dispositifs médicaux, où le tube transporte du sang et d'autres fluides corporels, cela ne pose pas de problème. Cependant, la turbulence constitue un problème sérieux dans les applications où le tube doit transporter de minuscules volumes de fluides.
• Usinabilité du tube en titane
• Le titane étant un matériau plus cassant et moins flexible, il est également plus difficile à usiner. Plus vous devez travailler sur le titane pour obtenir votre produit final, plus vous risquez d'avoir des problèmes d'écaillage et d'autres problèmes de rugosité de surface.
• L'usinage du titane nécessite également plus de liquide de refroidissement que d'autres matériaux. Le liquide de refroidissement haute pression doit être délivré précisément à l'endroit de l'usinage à partir de plusieurs buses et angles, pour inonder la zone de liquide de refroidissement.
• De plus, le titane est rarement utilisé pour les jonctions de tubes. En fait, pour les dispositifs médicaux en particulier, où un usinage important est nécessaire pour créer des évasements, des emboutissages et des filetages aux points de connexion, le métal de toute nature ne représente qu'une très petite part du marché des raccords de tubes.
• Au lieu de cela, les raccords de tubes pour dispositifs médicaux utilisent plus souvent du PEEK (polyétheréthercétone) à haute durabilité ou d'autres plastiques spécialisés qui peuvent être moulés et usinés plus facilement.

Le coût du tube en titane

• Parmi les avantages et les inconvénients, le coût des tubes en titane doit également être pris en compte.
• Historiquement, le titane n'étant pas utilisé aussi fréquemment qu'un matériau comme l'acier inoxydable, seuls quelques petits fournisseurs fabriquent des tubes en titane. De plus, il existe moins de tailles standard, ce qui nécessite des délais de production plus longs pour les tailles personnalisées, ce qui augmente également le coût.
• Par conséquent, le tube en titane est un matériau dont vous devez être sûr d'avoir VRAIMENT besoin - et non pas quelque chose à choisir à la légère - si vous souhaitez le spécifier.
• Voici un conseil supplémentaire : d'un point de vue pratique, lorsque le titane est nécessaire pour un produit final, les entreprises prototypent souvent la conception du produit dans un autre métal moins cher pour tester la faisabilité et la fonction. Si les tests initiaux valident la conception, elle peut alors être retestée en utilisant du titane.
• Avec une telle variété remarquable d'options de tubes en titane, il est extrêmement important de toujours spécifier le type et la nuance particuliers que vous souhaitez - qu'il s'agisse de titane pur, de l'un des nombreux alliages ou d'une formule NiTi - pour optimiser la fabricabilité de votre produit.

Experts en découpe de tubes en titane

• Si le matériau est adapté à votre application de tube spécifique, vous pouvez être sûr que Metal Cutting sait comment couper le titane. En fait, nous pouvons couper, usiner ou finir n'importe quel type et qualité de tube en titane dont vous pourriez avoir besoin.
• Nous coupons, meulons, rodons et polissons régulièrement des tubes de longueurs aussi courtes que {{0}}.006″ (0,152 mm) avec des épaisseurs de paroi aussi fines ou des diamètres intérieurs aussi petits que 0,001″ (0,025 mm) - dans n'importe quel métal, y compris le titane. (Nous aimons dire que si le diamètre peut être étiré, nous pouvons l'utiliser.)
• Nous pouvons également couper des tubes revêtus avec précision sans endommager le revêtement et tout en conservant la concentricité et un ID propre. En plus de la découpe du titane, nous pouvons personnaliser les tubes avec des caractéristiques telles que des coupes d'angle, des fentes, des pointes et des trous.

Les tubes en titane sont un métal à haute résistance et à faible densité, ils sont très bien adaptés aux applications où le poids et la résistance sont tous deux essentiels, comme celles des secteurs de l'aérospatiale, de l'automobile, de l'armée et de la défense.

Les tubes en acier inoxydable sont très résistants à la corrosion, protègent contre les températures élevées et ont un aspect esthétique attrayant. L'acier inoxydable est également utilisé pour une large gamme d'applications et d'objectifs structurels grâce à son excellente soudabilité et usinabilité. Nous discuterons ici de la différence entre les tubes en titane et les tubes en acier inoxydable lorsqu'ils sont utilisés pour des applications industrielles.

Gain de poids et d'espace
Le titane est environ 45 % plus léger que l’acier. Une autre différence est la capacité du titane à résister à une chaleur élevée sans aucune réduction de poids.

Dureté et résistance à la traction supérieures
Avec 4,54 grammes par centimètre cube, le titane est environ 56 % aussi dense que l'acier. Lorsque l'oxygène est absorbé par la surface du titane lors du durcissement du métal, il peut augmenter considérablement la dureté de la couche superficielle.

Le titane et ses alliages ont une résistance à la traction qui varie de 20 000 à plus de 200 000 psi. Le titane de qualité commerciale a généralement une résistance d'environ 63 000 psi. La qualité la plus tendre du titane pur commercial a une résistance d'environ 240 MPa, tandis que les alliages à haute résistance peuvent atteindre 1 400 MPa.

Des applications plus complexes
Biocompatibles et non toxiques, les tubes en titane sont souvent utilisés dans des applications plus complexes et exigeantes, telles que les instruments chirurgicaux et les implants orthopédiques. Le rapport résistance à la traction/densité élevé du titane et sa grande résistance à la corrosion en font un matériau idéal pour les applications militaires et aérospatiales sensibles, notamment les projets structurels critiques, les pare-feu, les conduits d'échappement et les trains d'atterrissage.