Fünf zentrale Herausforderungen beim Titan-Zerspanen: Expertenantworten

Wird Titan im Automobilmarkt eingesetzt?

Ja, allerdings sehe ich es eher im Aftermarket, im Rennsport oder im High-Performance-Segment der Automobilindustrie sowie bei Motorrädern als in der typischen Serienfertigung. Anwendungen finden sich in Hochleistungsmotoren wie Ventiltriebkomponenten – Ventile, Ventilfedern, Ventilfederteller, Kipphebel, Kolbenbolzen und Pleuel. Titan wird auch für andere Rennanwendungen genutzt, wo hohe Festigkeit bei geringem Gewicht gefragt ist.

Welche Vorteile bietet Titan in High-Performance-Anwendungen?

Immer wenn Sie Gewicht reduzieren können, ohne Festigkeit einzubüßen, gewinnen Sie Performance. Performance kann bedeuten: Verbrauchsverbesserung, höhere Nutzlast oder kürzere Rundenzeiten im Rennsport. Berichte zeigen, dass pro 100 lbs (ca. 45 kg) Gewichtsreduktion der Verbrauch um 1–2 % sinken kann. In Hochleistungsmotoren bedeutet weniger rotierende Masse geringere parasitäre Verluste, um Leistung für den Rennbetrieb zu generieren.

Gibt es einen Grund, warum es nicht mehr in der allgemeinen Automobilproduktion eingesetzt wird?

Hohe Kosten und Beschaffungsherausforderungen sind die Haupthemmnisse. Titan kann pro Pfund 20-mal teurer sein als Stahllegierungen. In Kombination mit Zerspanungsherausforderungen können die Kosten pro Bauteil hoch werden. Beispiel: In einem Rennsportkatalog kostete ein Satz 8 Pleuel aus 4130er Stahllegierung 250 $, ein vergleichbarer Satz aus Titan 6.000 $.

Was sind die „Zerspanungsherausforderungen“, die Sie erwähnten?

Die hohe Dichte und der Elastizitätsmodul machen Titan begehrenswert, sind aber auch das, was die Bearbeitung erschwert. Titan lässt sich effizient zerspanen, wenn korrekte Schnittparameter und Schneidwerkzeuggeometrien verwendet werden. Generell zerspant man Titan mit 40 % der Schnittgeschwindigkeit von Stahl. Übermäßig aggressives Zerspanen bei Stahl hat kaum Folgen außer schnellerem Werkzeugverschleiß. Wird man beim Titan-Zerspanen zu aggressiv, kann sich eine Oxidschicht auf der Oberfläche bilden, die zum Bauteilversagen führen kann. Wir wissen, dass Hitze und Druck zur Spanbildung nötig sind; wird die Hitze zu hoch, kann dieses Oxid entstehen. Große Sorgfalt im Zerspanungsprozess bei Kühlmittelplatzierung und Schneidwerkzeuggeometrie sind entscheidend für die Wärmeerzeugung. Höhere positive Spanwinkel und höhere Drallwinkel, wie in unserer Z-Carb-Serie, verringern den zur Spanbildung nötigen Druck und damit die Hitze. Es ist herausfordernd, scharfe Schneidkanten zu erhalten, die die erzeugte Hitze reduzieren, bei gleichzeitig ausreichender Schneidkantenstabilität für maximale Produktivität.

Sehen Sie Chancen für eine erhöhte Titannutzung?

Ja, die Titanindustrie sucht neue Möglichkeiten im Automobilmarkt, darunter Abgasanlagen, Karosserieteile und Fahrwerkskomponenten. Schneidwerkzeughersteller entwickeln die Werkzeuge weiter, um Produktivität und Zuverlässigkeit beim Titan-Zerspanen zu verbessern.