TITAN -> VERARBEITUNGSHINWEISE

 

Spanende Bearbeitung (nach oben)

Titanwerkstoffe neigen bei örtlicher Überhitzung zum Kleben und Fressen. Deshalb sind verminderte Schnittgeschwindigkeit und reichliche Zufuhr von Kühlmitteln (Ölemulsionen, besonders behandelte Öle, 5-10%ige Alkalinitrit- oder Phosphatlösungen in Wasser) von Vorteil. Der Vorschub soll gleichmäßig und nicht zu gering sein.

Drehen und Fräsen (nach oben)

Als Drehstähle kommen hochkobalthaltige Schnellarbeitsstähle oder Hartmetalle in Frage. Gleichlauffräsen ist dem Gegenlauffräsen vorzuziehen, da hierbei Beschädigungen der Fräser infolge der sich bildenden Aufbauschneiden und Kleben der Späne auf ein Mindestmaß reduziert werden. Achtung! Titanstaub und Späne sind leicht brennbar.

Über die Schnittbedingungen und erkzeugwinkel beim Drehen und Fräsen von Titanwerkstoffen geben die Tabellen Auskunft.

Bohren (nach oben)

Es werden Bohrer aus hochkobalthaltigem Schnellarbeitsstahl bei verkürzten Schneidlängen und einem stärkeren Kern als beim Bohren von austenitischem Chrom-Nickelstahl verwendet. Zur Vermeidung zusätzlicher Reibung muss der Bohrer kräftig aufgesetzt werden, die Bohrspäne sind durch häufiges Anheben des Bohrers ständig zu brechen. Besonders wichtig ist ein gutes Kühlen mit einem chlorierten Schneidöl.

Hobeln (nach oben)

Unter Vermeidung der Schnittgeschwindigkeit auf etwa die Hälfte im Vergleich zu einem austenitischem Chrom-Nickelstahl und Verwendung von Wolfram-Karbid-Schneidwerkzeugen bereitet das Hobeln von Titan im allgemeinen keine Schwierigkeiten.

Schnittbedingungen und Werkzeugwinkel beim Bohren (nach oben)

Freiwinkel Grad		8 bis 7
Spitzenwinkelb. gr. Bohrungen		90
Gradb. kl. Bohrungen Grad		118-140
Drallwinkel GradHinterschliffwinkel		29-35
GradSchnittgeschwindigkeit		10-12
[m/mm]		8 bis 18
Vorschub bis 6 mm Ø [mm/U]		0,07 bis 0,1
über 6 mm Ø [mm/U]		0,1 bis 0,2

Gewinde schneiden (nach oben)

Außengewinde sind auf der Drehbank zu schneiden, weil sich Schneideisen, Kluppen usw. festfressen. Die Gewindetiefe ist allmählich zu vergrößern.

Für das Schneiden von Innengewinden muss der Bohrer einen starken Kern und eine verkürzte Schneidlänge haben. Nach dem Schaft hin ist eine starke Gewindeverjüngung sowie ein starker Flankenhinterschliff vorzusehen. Der
Spanwinkel soll 5° betragen. Die Kühlung erfolgt mit schwefelhaltigem Schneidöl oder mit einer Mischung aus Tetrachlorkohlenstoff, Molybdänsulfid und Graphit

Titan kann mit Geschwindigkeiten gesägt werden, die etwa 25% geringer sind als bei Stählen. Oxidschichten auf der Oberfläche führen zu erhöhtem Werkzeugverschleiß und müssen vorher durch beizen, Schleifen oder Strahlen entfernt werden. Schwefelhaltige oder chlorierte Öle werden zur Kühlung verwendet.

Schleifen (nach oben)

Unter Verwendung reichlicher Mengen an üblicher Kühlflüssigkeit und Einhaltung geringer Geschwindigkeit kann Titan nach den verschiedenen Schleifverfahren geschliffen werden.

(4-12 m/s bei Rundschleifen)

Als Schleifmittel haben sich Silizium-Karbid mit keramischer Bindung und Härte J,K oder L und Korund bewährt. Bei Körnungen feiner als 320 besteht die Gefahr des schnellen Verklebens der Scheibe.

Schweißen von Titan (nach oben)

Schmelzschweißen

Die hohe Affinität von erwärmtem Titan zu Gasen ist zu berücksichtigen!

Wasserstoff kann schon bei 250°C zur Versprödung führen.

Brenner (nach oben)

Düsen der Größe 7 und 8, sowie Gaslinsen und das Schweißen mit senkrechtem Brenner

(80-90°) und kurzem Lichtbogen haben sich bewährt.

Schutzvorrichtungen (nach oben)

Durch Argon-Schutzvorrichtungen ist die Schweißzone während des Ankühlens vor dem Zutritt von Luft zu schützen. Vorteilhaft ist poröses Sintermetall, welches das Argon wirbelfrei austreten lässt. Handelsübliches Schweiß-Argon ist nicht ausreichend. Erforderlich ist Reinstargon mit einem Reinheitsgrad von 99,99% und einem Taupunkt von 50°C.

Wurzelschutz (nach oben)

Die Wurzelseite des Schweißstückes wird zweckmäßig durch Unterlegen einer gut schließenden Kupferplatte und einen zusätzlichen Argonschleier geschützt. Eine ungenügende Zufuhr von Argon ist ebenso schädlich wie ein zu starker Strom, da dadurch ein unruhiges Fließen der Schweiße verursacht wird.

Kein Verschweißen mit Stahl oder Aluminium (nach oben)

Titan kann nicht mit anderen Konstruktionswerkstoffen verschweißt werden, da sich spröde, intermetallische Verbindungen bilden.Verbinden über Vanadin oder Molybdän ist möglich, wird aber praktisch selten angewandt.

EB-Schweißen (nach oben)

Elektronisches (EB)-Schweißen ist für Titan besonders gut geeignet. Auch Impulsschweißen ist möglich.

Löten (nach oben)

Löten von Titan ist nach verschiedenen Methoden möglich. Schwierigkeiten können sich dadurch ergeben, dass die Lötstellen sich wegen bildender intermetallischer Phasen verspröden. Zur Erzielung einer zufriedenstellenden
Hartlösung muss größter Wert auf die Reinigung und Entzunderung der Flächen gelegt werden.

Gute Erfahrungen liegen beim Flammlöten vor. Als Lötzusatz haben sich Silberlote am besten bewährt.

Spanlose Formgebung (nach oben)

Unlegiertes Titan (nach oben)

Zum Kalttiefziehen eignet sich nur die weichste Titangüte 3.7025 (Grade 1). Die härteren Güten erfordern beim Biegen, Abkanten, Drücken, Bördeln, Falzen usw. größere Radien und höhere Kräfte, und es tritt eine stärkere Rückfederung auf, so dass häufig eine Kalt-Warmumformung bei 250-400°C vorzuziehen ist. Dabei ist die Anzahl der erforderlichen rekristallisierenden Zwischenglühungen geringer. Auf eine gleichmäßige Erwärmung muss unbedingt geachtet werden; als Schmiermittel sind u.a. molybdänsulfidhaltige Stoffe zu empfehlen.

Titanlegierungen (nach oben)

Titanlegierungen haben bei Raumtemperatur ein Verhältnis RP 1,0/Rm, das meist oberhalb 0,9 liegt, so dass für rissfreie Verformungen nur ein enger elastischer Bereich zur Verfügung steht. Kaltumformung kann deshalb nur in
Ausnahmefällen angewandt werden. Zu empfehlen sind entweder Warmumformungen bei Temperaturen zwischen 500 und 800°C oder
Kaltverformen mit anschließendem Warmpressen. Für präzis zu formende Teile ist dieser Verfahrensweg unerlässlich. Er erübrigt zwischengeschaltete oder nachfolgende Wärmebehandlungen und vermindert die Ausschussquote. Die beim Erwärmen an der Luft entstehenden Oxidschichten verbessern im
allgemeinen die Gleiteigenschaften und dienen gleichzeitig als Schmiermittelträger.

Glühen und Beizen (nach oben)

Glühzeiten und –temperaturen für Rekristallisation und Spannungsarmglühen der wichtigsten Titanwerkstoffe sind in nachfolgender Tabelle dargestellt. Geeignet sind elektrisch beheizte Öfen, aber auch gas- oder ölgasbeheizte Öfen sind verwendbar, wenn mit Luftüberschuß gefahren und das Werkstück nicht
direkt den Flammgasen ausgesetzt wird. Optimal sind Schutzgas- oder Vakuumöfen.

Leichte Anlauffarben, die beim Spannungsarmglühen entstehen, lassen sich im
Säurebad entfernen. Mischungen aus 25% HNO3 und 0,5 bis 4% HF haben sich dafür gut bewährt. Für dickere Oxid- und Zunderschichten sind Salzschmelzen, wie das etwa bei 500°C arbeitende Hookerband, oder Strahlenentzunderung mit anschließender Säurebeizung zu empfehlen.

Bei allen Glüh- oder Beizbehandlungen besteht die Gefahr der Wasserstoffaufnahme, so dass anschließende Kontrollen erforderlich sind.

 

 

EIGENSCHAFTEN
EINSATZGEBIETE
WERKSTOFFÜBERSICHT
KORROSIONSBESTÄNDIGKEIT

Spanende Bearbeitung
Drehen und Fräsen
Bohren
Hobeln
Schnittbedingungen und Werkzeugwinkel beim Bohren
Gewinde schneiden
Schleifen
Schweißen von Titan
Brenner
Schutzvorrichtungen
Wurzelschutz
Kein Verschweißen mit Stahl oder Aluminium
EB-Schweißen
Löten
Spanlose Formgebung
Unlegiertes Titan
Titanlegierungen
Glühen und Beizen