CNC-Bearbeitung von Titan meistern: Legierungswahl & Werkzeugtipps für langlebige Teile

Ziehen Sie Titan als Basismaterial für Ihr nächstes Design in Betracht? Oder haben Sie von den Schwierigkeiten der Titanbearbeitung gehört und sind unsicher, welche Titanlegierungen für CNC-Bearbeitung geeignet sind? Wenn Sie eine dieser Fragen mit Ja beantwortet haben, sind Sie hier richtig.

Titan ist ein bemerkenswertes Material. Aufgrund seiner außergewöhnlichen Eigenschaften und hohen Biokompatibilität wird es breit in Luft- und Raumfahrt sowie Biomedizin eingesetzt. Doch genauso wie seine physikalischen Eigenschaften Titan hervorragend machen, beeinflussen sie auch den CNC-Bearbeitungsprozess. Im Vergleich zu anderen Materialien und Metallen erfordert Titan ein gut geplantes, dediziertes Fertigungsverfahren.

Dieser Artikel hilft Ihnen, den Prozess der Titanbearbeitung zu verstehen – einschließlich der Eigenschaften dieses Metalls, einiger Titanlegierungen, die Sie in Betracht ziehen sollten, und Tipps für den Umgang damit.

Überlegungen zur Bearbeitung von Titanteilen

Titan hat in den letzten Jahren an Popularität gewonnen wegen seiner wertvollen Fähigkeit, leichte, hochfeste und hochkorrosionsbeständige Produkte herzustellen. Aus Titan gefertigte Teile halten länger und behalten bessere Leistung als andere Materialien. Zudem ist Titan ungiftig.

Titan ist jedoch nicht perfekt. Es ist ein schlechter Wärmeleiter, und wenn seine Oberfläche nicht adäquat behandelt wird, kann es leicht beschädigt werden. Zudem hinterlässt der Bearbeitungsprozess oft Rattermarken (Chatter Marks).

All dies trägt zur schlechten Zerspanbarkeit von Titan bei. Glücklicherweise haben Zerspaner weltweit die Eigenschaften von Titan relativ zu anderen Metallen untersucht und Wege gefunden, den Fertigungsprozess zu verbessern.

Beispielsweise erfordert Titanbearbeitung eine vorsichtige Wärmeableitungsstrategie. CNC-Bearbeitungsexperten haben festgestellt, dass die Erhöhung der Schneidenanzahl am Werkzeug bei Titanbearbeitung effektiv ist. Für andere Metalle werden vier bis sechs Schneiden verwendet, Titan erfordert oft zehn oder mehr.

Zusätzlich nutzen Zerspaner zur Bewältigung von Titans hoher Festigkeit und schlechter Kühlung spezielle Titan-Aluminium-Nitrid- (TiAlN) oder Titan-Kohlenstoff-Nitrid- (TiCN) beschichtete Werkzeuge.

Zusammenfassend raten Experten: Der fundamentale Schlüssel für Titanbearbeitung ist Geduld. Um Wärmeanhäufung zu kontrollieren, Rattermarken an der Oberflächenbeendigung zu reduzieren, Schäden am Teil zu vermeiden und den Prozess sicher zu halten, wird empfohlen, auf eine sichere Geschwindigkeit zu reduzieren.

Die 10 gängigsten Titanlegierungen für CNC-Bearbeitung

Aufgrund steigender Titan-Nachfrage wurden in der Industrie diverse zerspanbare Legierungen entwickelt. Sie unterscheiden sich basierend auf dem Rein-Titan-Gehalt und anderen Elementen wie Sauerstoff, Palladium, Nickel oder Molybdän.

Mit unterschiedlichen Legierungselementen kommen unterschiedliche mechanische Eigenschaften für jede Titanlegierung – Sie können also genau die richtige Legierung für Ihre Anwendung wählen. Sehen Sie sich die folgende Tabelle an, um mehr zu erfahren und die Titan-Zerspanbarkeit besser zu verstehen!

Tabelle 1

Legierung/Güte	Beschreibung	Vorteile	Nachteile	Anwendungen
Güte 1 Reintitan mit niedrigem Sauerstoffgehalt.	Eine der am häufigsten verwendeten Titangüten. Duktilste und weichste Titanlegierung.	Exzellente relative Formbarkeit und Zerspanbarkeit, Korrosionsbeständigkeit, Schlagzähigkeit.	Geringere Festigkeit im Vergleich zu anderen Titangüten.	Chemische Verarbeitung, Entsalzung, Medizintechnik, Automobilteile, Flugzeugrumpfstruktur.
Güte 2 Reintitan mit Standard-Sauerstoffgehalt.	Reintitan, bekannt als Arbeitstier der Titanindustrie.	Hohe Korrosionsbeständigkeit, gute Schweißbarkeit, Festigkeit, Duktilität, Formbarkeit. Hohe relative Zerspanbarkeit.	Nicht so stark wie andere Titangüten, aber stärker als Güte 1.	Flugzeugtriebwerke, Kohlenwasserstoffverarbeitung, Chloratherstellung, Medizintechnik.
Güte 3 Reintitan mit mittlerem Sauerstoffgehalt.	Güte 3 ist am wenigsten kommerziell genutzt, besitzt aber gute mechanische Eigenschaften.	Hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Gute relative Zerspanbarkeit.	Geringere Formbarkeit als Güten 1 und 2.	Medizintechnik, Schifffahrt, Luftfahrtstrukturen.
Güte 4 Reintitan mit hohem Sauerstoffgehalt.	Bekannt als stärkste der vier kommerziell reinen Güten.	Sehr hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Akzeptable relative Zerspanbarkeit.	Schwer zu bearbeiten, erfordert niedrige Geschwindigkeiten, hohen Kühlmittelfluss und hohe Vorschübe.	Kryogene Behälter, Wärmetauscher, CPI-Ausrüstung, chirurgische Hardware, Flugzeugrumpfkomponenten.
Güte 5 Titanlegierung – Ti6Al4V	Die am häufigsten verwendete Titanlegierung. Enthält 6 % Aluminium und 4 % Vanadium.	Hohe Korrosionsbeständigkeit und hohe Formbarkeit. Schlechte relative Zerspanbarkeit.	Weniger fest als die anderen Legierungen.	Kritische Flugzeugrumpfstrukturen, Energieerzeugung, marine & Offshore-Anwendungen.
Güte 6 Titanlegierung – Ti5Al-2.5Sn	Am häufigsten für Flugzeugrumpf- und Strahltriebwerksanwendungen genutzt.	Gute Schweißbarkeit, Stabilität und Festigkeit bei erhöhten Temperaturen.	Mittlere Festigkeit für Titanlegierungsstandards.	Flugzeugrumpf & Strahltriebwerke, Flüssiggas- & Treibstoffbehälter für Raketen und Raumfahrzeuge.
Güte 7 Titanlegierung, teils als „rein“ betrachtet – Ti-0.15Pd	Ähnlich wie Güte 2, enthält aber geringe Mengen Palladium für erhöhte Korrosionsbeständigkeit.	Extrem gute Korrosionsbeständigkeit, exzellente Schweißbarkeit und Formbarkeit.	Nicht so stark wie andere Titanlegierungen.	Chemische Verarbeitungs- & Produktionsanlagenkomponenten.
Güte 11 Titanlegierung, teils als „rein“ betrachtet – Ti-0.15Pd	Ähnlich wie Güte 7, aber mit geringerer Toleranz für andere Verunreinigungen.	Exzellente Korrosionsbeständigkeit, optimale Duktilität und Formbarkeit.	Noch geringere Festigkeit im Vergleich zu Güte 7.	Marine Anwendungen, Chloratherstellung, Entsalzung.
Güte 12 Titanlegierung – Ti0.3Mo0.8Ni	Diese hochbeständige Legierung enthält 0,3 % Molybdän und 0,8 % Nickel.	Hervorragende Schweißbarkeit, exzellente Festigkeit bei hohen Temperaturen, exzellente Korrosionsbeständigkeit.	Kostet mehr als die anderen Legierungen.	Mantel- und Wärmetauscher, hydrometallurgische Anwendungen, Luft- & Schiffsbauteile.
Güte 23 Titanlegierung – Ti6Al4V-ELI	Auch als TAV-ELI am Markt bekannt (Extra Low Interstitial). Ähnlich wie Güte 5, aber mit höherer Reinheit.	Große Duktilität und Formbarkeit, gute Bruchzähigkeit. Optimale Biokompatibilität. Schlechte relative Zerspanbarkeit.	Geringere Festigkeit als andere Titanlegierungen.	Orthopädische Stifte & Schrauben, orthopädische Kabel, chirurgische Klammern, kieferorthopädische Apparaturen.

Die richtige Titanlegierung wählen und bearbeiten

CNC-Bearbeitung von Titan meistern: Legierungswahl & Werkzeugtipps für langlebige Teile

Wie Sie bemerkt haben, hängt die Wahl des passenden Titans für Ihr Produkt von den gewünschten Eigenschaften und Anwendungen ab. Für medizinische Anwendungen sollten Sie Güte 23 in Betracht ziehen. Für exzellente Leistung bei erhöhten Temperaturen eignet sich Güte 6.

Denken Sie daran: Titanlegierungen erfordern sorgfältige Bearbeitung durch geschulte Experten. Im Gegensatz zu freischneidenden Metallen wie Messing C360 oder Stahl SS416 verlangt Titan Expertise, Geduld und die richtigen Werkzeuge.

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