CNC-Bearbeitung von Titan:Legierungen und Spitzen für ein hartes Metall

Ziehen Sie Titan als Basismaterial für Ihr nächstes Design in Betracht? Oder haben Sie vielleicht von den Schwierigkeiten bei der Bearbeitung von Titanteilen gehört und sind sich nicht sicher, welche Titansorten für die CNC-Bearbeitung verwendet werden können? Wenn Sie eine dieser Fragen mit Ja beantwortet haben, sind Sie hier genau richtig.

Titan ist ein großartiges Material, das aufgrund seiner außergewöhnlichen Eigenschaften und seiner hohen Biokompatibilität in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Biomedizin weit verbreitet ist. Genauso wie seine physikalischen Eigenschaften Titan großartig machen, wirken sie sich jedoch auch auf den CNC-Bearbeitungsprozess aus. Im Vergleich zu anderen Materialien und Metallen erfordert Titan ein gut geplantes und spezielles Herstellungsverfahren.

Dieser Artikel hilft Ihnen, den Prozess der Titanbearbeitung zu verstehen, einschließlich des Verständnisses der Eigenschaften dieses Metalls, einiger der Titansorten, die Sie berücksichtigen sollten, und sogar einiger Tipps zur Handhabung.

Überlegungen zur Bearbeitung von Titanteilen

Titan hat in den letzten Jahren aufgrund seiner wertvollen Fähigkeit, leichte, hochfeste und hochkorrosionsbeständige Produkte herzustellen, an Popularität gewonnen. Aus Titan gefertigte Teile halten tendenziell länger und bieten gleichzeitig eine bessere Leistung als andere Materialien. Außerdem ist Titan ungiftig.

Allerdings ist Titan auch nicht perfekt. Es ist ein schlechter Wärmeleiter, und wenn seine Oberfläche nicht angemessen behandelt wird, kann es leicht beschädigt werden. Außerdem hinterlässt der Bearbeitungsprozess meist Rattermarken.

All dies trägt zu der schlechten Bearbeitbarkeit von Titan bei. Glücklicherweise haben Maschinenbauer auf der ganzen Welt die Eigenschaften von Titan im Vergleich zu anderen Metallen untersucht und Wege gefunden, den Herstellungsprozess zu verbessern.

Beispielsweise erfordert die Bearbeitung von Titan eine vorsichtige Wärmeableitungsstrategie. Um dem entgegenzuwirken, haben CNC-Bearbeitungsexperten festgestellt, dass eine Erhöhung der Anzahl der Spannuten im Schneidwerkzeug bei der Bearbeitung von Titanteilen effektiv ist. Für andere Metalle werden vier bis sechs Spannuten verwendet, aber für Titan sind oft zehn oder sogar mehr erforderlich.

Um der hohen Festigkeit und der schlechten Kühlung von Titan entgegenzuwirken, verwenden Maschinisten außerdem spezielle mit Titanaluminiumnitrid (TiAlN) oder Titancarbonitrid (TiCN) beschichtete Werkzeuge.

Zusammenfassend raten Experten, dass der grundlegende Schlüssel für die Bearbeitung von Titan Geduld ist. Um den Wärmestau unter Kontrolle zu halten, das Rattern am Oberflächenabschluss zu reduzieren, Schäden am Werkstück zu vermeiden und den Bearbeitungsprozess sicher zu halten, wird empfohlen, auf eine sichere Geschwindigkeit zu verlangsamen.

Die Top 10 der gängigsten Titansorten für die CNC-Bearbeitung

Aufgrund der steigenden Nachfrage nach Titan wurden in der Industrie mehrere zerspanbare Sorten entwickelt. Sie werden nach dem Gehalt an reinem Titan und anderen darin enthaltenen Elementen wie Sauerstoff, Palladium, Nickel oder Molybdän unterschieden.

Mit unterschiedlichen Legierungselementen gehen unterschiedliche mechanische Eigenschaften für jede Titansorte einher, sodass Sie genau die richtige Titansorte für Ihre Anwendung auswählen können. Schauen Sie sich die folgende Tabelle an, um mehr zu erfahren und mehr über die Bearbeitbarkeit von Titan zu erfahren!

Tabelle 1

Legierung/Qualität	Beschreibung	Vorteile	Nachteile	Anwendungen
Klasse 1 Kommerziell reines Titan mit niedrigem Sauerstoffgehalt.	Eine der am häufigsten verwendeten Titansorten. Es ist die dehnbarste und weichste Titanlegierung.	Ausgezeichnete relative Formbarkeit und Bearbeitbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Schlagzähigkeit.	Geringere Festigkeit im Vergleich zu den anderen Titansorten.	Chemische Verarbeitung, Entsalzung, medizinische Industrie, Automobilteile, Flugzeugstruktur.
Klasse 2 Kommerziell reines Titan mit Standard-Sauerstoffgehalt.	Reines Titan, bekannt als das Arbeitspferd der Titanindustrie.	Hohe Korrosionsbeständigkeit, gute Schweißbarkeit, Festigkeit, Duktilität und Formbarkeit. Hohe relative Bearbeitbarkeit.	Nicht so stark wie andere Titansorten, aber stärker als Klasse 1	Flugzeugmotoren, Kohlenwasserstoffverarbeitung, Chloratherstellung, medizinische Industrie.
Grad 3 Kommerziell reines Titan mit mittlerem Sauerstoffgehalt.	Klasse 3 wird am wenigsten kommerziell verwendet, besitzt aber gute mechanische Eigenschaften.	Hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Gute relative Bearbeitbarkeit.	Weniger Formbarkeit als Klasse 1 und 2.	Medizinische Industrie, Marineindustrie, Luft- und Raumfahrtstrukturen.
Grad 4 Kommerziell reines Titan mit hohem Sauerstoffgehalt.	Bekannt als die stärkste der vier kommerziell reinen Qualitäten.	Sehr hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Okay, relative Bearbeitbarkeit.	Schwierig zu bearbeiten, erfordert langsame Drehzahlen, hohen Kühlmittelfluss und hohe Vorschübe.	Kryogene Behälter, Wärmetauscher, CPI-Ausrüstung, chirurgische Hardware, Flugzeugzellenkomponenten.
Grad 5 Titanlegierung – Ti6Al4V	Dies ist die am häufigsten verwendete Titanlegierung. Es enthält 6 % Aluminium und 4 % Vanadium.	Hohe Korrosionsbeständigkeit und hohe Formbarkeit. Schlechte relative Bearbeitbarkeit.	Weniger stark als die anderen Legierungen.	Kritische Flugzeugzellenstrukturen, Stromerzeugung, Marine- und Offshore-Anwendungen.
Grad 6 Titanlegierung – Ti5Al-2,5Sn	Am häufigsten für Anwendungen in Flugzeugzellen und Düsentriebwerken verwendet.	Gute Schweißbarkeit, Stabilität und Festigkeit bei erhöhten Temperaturen.	Zwischenfestigkeit für Titanlegierungsstandards.	Flugzeugzellen- und Strahltriebwerksanwendungen, Flüssiggas- und Treibmittelbehälter für Raketen und Raumfahrzeuge.
Grad 7 Titanlegierung, manchmal als „rein“ angesehen – Ti-0,15Pd	Ähnlich wie Grad 2, aber dieser enthält geringe Mengen an Palladium, wodurch die Korrosionsbeständigkeit verbessert wird.	Extrem gute Korrosionsbeständigkeit, ausgezeichnete Schweißbarkeit und Formbarkeit.	Nicht so stark wie andere Titanlegierungen.	Komponenten für chemische Verarbeitungs- und Produktionsanlagen.
Grad 11 Titanlegierung, manchmal als „rein“ angesehen – Ti-0,15Pd	Ähnlich Klasse 7, aber mit einer geringeren Toleranz für andere Verunreinigungen.	Hervorragende Korrosionsbeständigkeit, optimale Duktilität und Formbarkeit.	Noch geringere Festigkeit im Vergleich zu Klasse 7.	Meeresanwendungen, Chloratherstellung, Entsalzung.
Grad 12 Titanlegierung – Ti0.3Mo0.8Ni	Diese hochbeständige Legierung enthält 0,3 % Molybdän und 0,8 % Nickel.	Hervorragende Schweißbarkeit, hervorragende Festigkeit bei hohen Temperaturen, hervorragende Korrosionsbeständigkeit.	Es kostet mehr als die anderen Legierungen.	Gehäuse und Wärmetauscher, hydrometallurgische Anwendungen, Flugzeug- und Schiffskomponenten.
Grad 23 Titanlegierung – T6Al4V-ELI	Auf dem Markt auch als TAV-EIL bekannt, was für Extra Low Interstitial steht. Es ist Grad 5 ähnlich, aber mit höherer Reinheit.	Große Duktilität und Formbarkeit, gute Bruchzähigkeit. Optimale Biokompatibilität. Schlechte relative Bearbeitbarkeit.	Hat eine geringere Festigkeit als die anderen Titanlegierungen.	Orthopädische Stifte und Schrauben, orthopädische Kabel, chirurgische Klammern, kieferorthopädische Geräte.

Die richtige Titanqualität auswählen und damit arbeiten

Wie Sie vielleicht bemerkt haben, hängt die Auswahl des am besten geeigneten Titans für Ihr Produkt von den gewünschten Eigenschaften und Anwendungen ab. Wenn Sie versuchen, Produkte für medizinische Anwendungen zu entwickeln, sollten Sie sich für Titan der Güteklasse 23 entscheiden. Wenn Sie nach einem Teil mit hervorragender Leistung bei erhöhten Temperaturen suchen, können Sie alternativ auch Titan Grad 6 verwenden.

Denken Sie nur daran, dass Titanlegierungen eine sorgfältige Bearbeitung erfordern, die von geschulten Experten durchgeführt werden muss. Im Gegensatz zur Freibearbeitung von Metallen wie Messing C360 oder Stahl SS416 erfordert die Bearbeitung von Titan Fachwissen, Geduld und die richtigen Werkzeuge.

Wenn Sie einen Experten finden möchten, der Ihnen bei Ihrem Titanstück hilft, suchen Sie nicht weiter als die verfügbaren Experten, die Ihnen bei der Bereitstellung von CNC-Bearbeitungsdiensten behilflich sind.

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