Leichtes und dennoch langlebiges Titan, großartige Option für Luft- und Raumfahrtteile

Der neueste Beitrag in unserer Blog-Serie Materials Science führt uns in die Welt der Zerspanung. Hier sehen wir uns hochfestes Titan an und schlüsseln die Vorteile und Schwächen auf, um Ihnen bei der Entscheidung zu helfen, ob dies das richtige Material für Ihr nächstes Bearbeitungsprojekt ist.

Titan ist eine beliebte Materialoption für Teile, die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei geringem Gewicht erfordern, wie dieses Stück von Helix zusammenklappbarer Fahrradrahmen.

Eigenschaften und Spezifikationen

Bei Protolabs bieten wir das Titanmaterial Titanium Grade 5 6Al-4V für 3D-Metalldruck, CNC-Fräsen und CNC-Drehen an. Dieser Beitrag konzentriert sich auf die Legierung der Güteklasse 5, die in Bearbeitungsprojekten verwendet wird. Die geschmiedete Titanlegierung ist die am weitesten verbreitete Sorte und ist eine zweiphasige Alpha-Beta-Legierung mit Aluminium als Alpha-Stabilisator und Vanadium als Beta-Stabilisator.

Titan Grad 5 6Al-4V bietet sehr hohe Festigkeit, Haltbarkeit und korrosionsbeständige Eigenschaften und kann bei einer Vielzahl von Temperaturen von kryogenen (ca. -150 Grad C) bis hin zu 800 Grad F verwendet werden. Diese Eigenschaften machen es zu einem gute Wahl für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter Befestigungselemente, Druckbehälter und kritische Schmiedeteile, die ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht erfordern.

Die geringe Wärmeausdehnung von Titan mit einem Schmelzpunkt von etwa 3.000 Grad F bedeutet, dass es seine Form gut beibehält, wenn es Hitze ausgesetzt wird. Die Legierung wird in geglühtem Zustand oder in lösungs- und gealtertem Zustand verwendet, wobei sie 30-34 bzw. 35-39 auf der HRC-Härteskala registriert.

Titan und die Luft- und Raumfahrtindustrie

Wie der Global Aerospace and Defense Industry Outlook 2019 von Deloitte zeigt, steigt mit dem anhaltenden Aufwärtstrend für die Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsindustrie auch die Produktionsnachfrage weiter an. Und bei der Konstruktion für Luft- und Raumfahrt- und Verteidigungsanwendungen ist die Materialauswahl von entscheidender Bedeutung. Für Komponenten, die die Erde verlassen, sind Komponentenreduzierung und Leichtbau der Schlüssel. Teiledesigner und Ingenieure in diesem Bereich wissen, wie viele Unzen Kraftstoff benötigt werden, um ein Gramm Gewicht zu fliegen, also führen geringfügige Reduzierungen zu großen Gewinnen.

Die Tatsache, dass Titan Grad 5 6Al-4V leicht ist und dennoch eine hohe Festigkeit und Temperaturbeständigkeit bietet, macht es besonders beliebt in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Zu den üblichen Anwendungen gehören Verdichterschaufeln, -scheiben und -ringe für Strahltriebwerke; Bauteile für Flugzeugzellen und Raumkapseln; Gehäuse für Raketentriebwerke; und Hubschrauberrotornaben. Titan ist jedoch trotz seiner hohen Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit ein ebenso schlechter elektrischer Leiter, was es zu einer schlechten Option für elektrische Anwendungen macht. Es ist auch teurer im Vergleich zu anderen Leichtmetallen wie Aluminium.

Wir bieten Typ I, Nicht-RoHS (Gelb); Typ II, RoHS (klar); Klasse 1A (maximaler Schutz, lackiert oder unlackiert); und Beschichtungsoptionen der Klasse 3 (maximaler Schutz, wenn ein niedriger elektrischer Widerstand erforderlich ist).

Finishing-Optionen fügen zusätzlichen Widerstand hinzu

Die Chromatierung ist eine großartige Möglichkeit, Ihre aus Titan gefertigten Teile vor allgemeinem Verschleiß zu schützen. Und da das Aussehen von Titan Grad 5 je nach Veränderung variiert und von mattem Grau im Rohzustand bis zu glänzendem Silber im glatten Zustand reicht, ist die Beschichtung eine gute Möglichkeit, ein verbessertes und konsistentes kosmetisches Erscheinungsbild zu erzielen.

Die Chromatierung ist eine Konversionsbeschichtung, d. h. der Prozess verändert den chemischen Charakter der Oberfläche und verwandelt sie in Aluminiumoxid. Seine Schutzschicht sorgt für Korrosionsbeständigkeit und ein verbessertes optisches Erscheinungsbild für Metallteile. Dies unterscheidet sich von dem für Aluminiumteile verfügbaren Eloxalverfahren, bei dem das Teil in ein Säurebad gelegt wird, während Strom zwischen dem Metall – das als positiv geladene Anode fungiert – und dem sauerstoffreichen Säurebad fließt. Innerhalb des elektrischen Stromkreises ziehen sich Gegensätze an und Sauerstoff bindet an das Metall, wodurch eine dickere Schutzschicht auf der Oberfläche gebildet wird, um Verschleiß- und Korrosionsschutz zu bieten.

Weitere Informationen zu unseren Fertigungsmaterialien finden Sie in unserem Materialvergleichsleitfaden oder bestellen Sie eine kostenlose Materialauswahl für die CNC-Bearbeitung. Die Kurzanleitung im Taschenformat hilft Ihnen, die richtigen Materialien für Ihr nächstes Projekt zu identifizieren, und listet spezifische Messungen zu Eigenschaften auf, um sicherzustellen, dass Sie das am besten geeignete Material und Verfahren für die Anwendung Ihres Teils haben.