El titanio es uno de los materiales más solicitados para componentes mecanizados a medida en industrias químicas, marinas, aeroespaciales y médicas. También es uno de los metales más difíciles de mecanizar bien. Esta guía cubre los dos grados más comunes, el Grade 2 comercialmente puro y el Grade 5 (Ti-6Al-4V), además de las tolerancias, acabados superficiales y tratamientos posteriores que conviene especificar al comprar piezas de titanio mecanizadas por CNC.
Por qué el titanio es difícil de mecanizar
Si una pieza de titanio cuesta entre 3 y 5 veces más que una geometría equivalente en inoxidable, hay motivos claros. El titanio combina tres dificultades importantes en mecanizado CNC:
- Baja conductividad térmica (6.7 W/m-K en Grade 2 y 6.6 W/m-K en Grade 5). A modo de referencia, el inoxidable 304 está alrededor de 16 W/m-K y el aluminio 6061 en torno a 167 W/m-K. El calor se evacua mal por la pieza y se concentra en el filo de corte, acelerando el desgaste de la herramienta.
- Endurecimiento por deformación. El titanio se endurece con rapidez bajo deformación. Si la herramienta frota en lugar de cortar, la capa superficial se endurece y el siguiente pase se vuelve todavía más difícil. Esto exige fijaciones rígidas, herramientas afiladas y avances consistentes.
- Alta reactividad química a temperatura. Por encima de unos 500°C, el titanio reacciona con el oxígeno y el nitrógeno del aire y tiende a adherirse a los filos de metal duro. Por ello se requieren velocidades de corte más bajas, refrigeración más agresiva y cambios de herramienta más frecuentes.
En la práctica, las velocidades de corte de las aleaciones de titanio suelen estar entre 30 y 60 m/min, frente a 100–200 m/min en inoxidables austeníticos. Eso implica ciclos más largos, mayor coste de herramienta y una mayor importancia de la rigidez de la máquina. Trabajar con un taller acostumbrado realmente al titanio marca una diferencia importante.
Grade 2 vs Grade 5: cuál usar y cuándo
La elección entre Grade 2 y Grade 5 se reduce básicamente a equilibrar resistencia a la corrosión y capacidad mecánica.
Grade 2 — titanio comercialmente puro
El Grade 2 es el grado de referencia en industria química y marina. Ofrece excelente resistencia a la corrosión en ácidos oxidantes como nítrico o crómico, medios con cloruros y agua de mar. Su resistencia más baja lo hace más fácil de conformar y mecanizar que el Grade 5. Es adecuado para piezas que deban resistir medios agresivos sin soportar grandes cargas, como bridas, racores, cuerpos de válvula, componentes de intercambiadores y carcasas de instrumentación.
Grade 5 — Ti-6Al-4V
El Grade 5 representa más del 50% del titanio utilizado globalmente. Gracias a la adición de 6% de aluminio y 4% de vanadio, la resistencia a fluencia se eleva aproximadamente hasta 830 MPa, casi el doble que el Grade 2. Así se aproxima a la resistencia de aceros de alta prestación con mucho menos peso. Resulta apropiado cuando se requieren simultáneamente resistencia a la corrosión y capacidad estructural, por ejemplo en fijaciones aeronáuticas, componentes médicos, vástagos de válvula de alto rendimiento, piezas de competición y conectores submarinos.
Comparación de especificaciones: Grade 2 vs Grade 5
Resistencia a la tracción (mín): Grade 2 — 345 MPa | Grade 5 — 900 MPa
Límite elástico (0.2%, mín): Grade 2 — 275 MPa | Grade 5 — 830 MPa
Elongación (mín): Grade 2 — 20% | Grade 5 — 10%
Densidad: Grade 2 — 4.51 g/cm3 | Grade 5 — 4.43 g/cm3
Conductividad térmica: Grade 2 — 6.7 W/m-K | Grade 5 — 6.6 W/m-K
Módulo elástico: Grade 2 — 103 GPa | Grade 5 — 114 GPa
Dureza: Grade 2 — aprox. HRC 20 | Grade 5 — aprox. HRC 36
Mecanizabilidad: Grade 2 — media | Grade 5 — difícil
Norma ASTM: Grade 2 — ASTM B348 / B381 | Grade 5 — ASTM B348 / B381
Tolerancias alcanzables y acabado superficial
La precisión real en piezas de titanio mecanizadas por CNC depende de la geometría, la máquina y la experiencia del taller. Como referencia práctica:
- Tolerancia estándar de mecanizado: +/-0.05 mm en dimensiones generales. Esto cubre la mayoría de superficies funcionales y patrones de taladros.
- Tolerancia de precisión: +/-0.02 mm en diámetros críticos, caras de sellado y superficies de acoplamiento. Requiere más control y aumenta el coste.
- Tolerancia estrecha (rectificado/EDM): +/-0.005 mm es posible en detalles pequeños, pero raramente es necesario en componentes de filtración industrial.
- Acabado superficial: Ra 1.6-3.2 µm es habitual tras mecanizado. Ra 0.8 µm puede lograrse con pasadas de acabado finas. Ra 0.4 µm o mejor suele requerir pulido o electropulido.
En los planos conviene aplicar tolerancias estrictas solo donde la función lo exija realmente. Sobreespecificar tolerancias en titanio eleva el coste rápidamente sin aportar mejoras proporcionales.
Tipos comunes de piezas de titanio mecanizadas por CNC
Bridas y racores
Las bridas de titanio según ASME B16.5 o plano especial se utilizan en reactores químicos, tuberías offshore y plantas de desalación. El Grade 2 cubre muchas aplicaciones corrosivas de bridas, mientras que el Grade 5 se usa cuando la carga de tornillería o la presión exigen mayor resistencia.
Cuerpos de válvula y vástagos
Mecanizados desde barra o preformas forjadas, estos componentes se emplean en plantas cloro-sosa, procesos de blanqueo y sistemas de refrigeración con agua de mar, donde el inoxidable puede sufrir picaduras o corrosión por rendija.
Conectores y adaptadores especiales
Los racores de instrumentación, carcasas de sensores y adaptadores roscados a medida son trabajos típicos de mecanizado en titanio de pequeño volumen. Suelen combinar taladros de precisión con roscas estándar métricas o NPT.
Componentes para filtros y spargers
Tapas extremas, tubos colectores y anillos de soporte de titanio para conjuntos de filtración metálica sinterizada también son habituales. Estas piezas requieren control del acabado en superficies de sellado para lograr uniones estancas.
Tratamientos posteriores al mecanizado
El titanio mecanizado ya es resistente a la corrosión, pero según la aplicación pueden emplearse varios tratamientos complementarios:
- Decapado o limpieza química: para eliminar contaminación férrica, residuos de taller o coloraciones térmicas cuando sea necesario. La química debe elegirse según el grado, el acabado objetivo y el servicio final.
- Electropulido: elimina una fina capa superficial por vía electroquímica, reduce la rugosidad y facilita la limpieza. Es común en aplicaciones farmacéuticas y de semiconductores.
- Anodizado (Type II o Type III): aumenta el espesor de la capa de óxido entre 0.5 y 5 µm, mejora el comportamiento al desgaste y aporta colores de interferencia para identificación o estética. No equivale a una anodización dura como en aluminio.
- Recubrimientos PVD (TiN, TiAlN): para aplicaciones sensibles al desgaste, como asientos de válvula. Forman una capa dura sobre el sustrato de titanio.
Qué debe incluir el plano
Una especificación completa para piezas de titanio mecanizadas por CNC debería incluir:
- Grado del material y norma aplicable, por ejemplo Ti Grade 5 según ASTM B348
- Tolerancias dimensionales de las características críticas
- Requisitos de acabado superficial, como valores Ra
- Norma de rosca y clase, por ejemplo M12x1.75-6H
- Tratamiento posterior, como pasivado, electropulido o anodizado
- Requisitos de inspección, como informe CMM o certificado 3.1
FILTURE fabrica piezas de titanio mecanizadas por CNC en Grade 2 y Grade 5, desde prototipos hasta producción en serie. Nuestra planta de Baoji cuenta con centros de torneado y fresado equipados con refrigeración de alta presión adaptada al titanio. Puede consultar nuestra página de piezas mecanizadas de titanio o contactarnos con su plano para solicitar una oferta.
