Arten von Titanlegierungen, die im Feinguss verwendet werden

Obwohl leicht und stark, ist Titan schwierig zu bearbeiten, zu schweißen und zu formen. Das macht Feinguss zur besten Art, Teile aus diesem Metall herzustellen.

In diesem Blogpost erklären wir:

• Warum Titan oft das bevorzugte Material für Teile in anspruchsvollen Umgebungen ist
• Was es von anderen Metallen unterscheidet
• Warum es Feinguss sein sollte
• Titanlegierungen für Feinguss

Stark, leicht und korrosionsbeständig

Obwohl Titan im 18. Jahrhundert entdeckt wurde, erschwerten ein hoher Schmelzpunkt (3.020 °F oder 1.660 °C) und eine Tendenz zur Reaktion mit Sauerstoff die Verarbeitung. Erst in den 1960er Jahren wurde es in den anspruchsvollsten Luft- und Raumfahrtanwendungen eingesetzt.

Die Luft- und Raumfahrtindustrie mag Titan, weil es nur wenig schwerer als Aluminium ist, aber mehr als doppelt so stark. Es widersteht auch Rissen und Ermüdung und zeigt sehr wenig Kriechen, was es ideal für Flugzeugkomponenten macht.

Zwei weitere bemerkenswerte Eigenschaften sind Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität. Eine selbstheilende Oxidschicht auf der Haut, die sich wie die auf Aluminium verhält, hilft, Angriffen durch Salzwasser und die meisten anderen Chemikalien (jedoch keine starken Säuren) zu widerstehen. Dies macht es zum bevorzugten Metall für den Einsatz in Entsalzungsanlagen und insbesondere in der Entsalzung Wärmetauscher.

Darüber hinaus bedeutet Biokompatibilität, dass es sich um ein Metall handelt, das ohne nachteilige Auswirkungen in Menschen implantiert werden kann.

Titanium-Herausforderungen

Neben dem hohen Schmelzpunkt ist Titan schwer zu bearbeiten, da es leicht mit Sauerstoff reagiert und schwer zu bearbeiten ist.

Die Reaktivität wird durch Schmelzen und Gießen unter Vakuum angegangen. Das Schweißen ist jedoch ein erhebliches Problem, da es sehr schwierig ist, Luft vollständig auszuschließen.

Herausforderungen bei der Bearbeitbarkeit ergeben sich aus der „gummiartigen“ Natur des Metalls. Anstatt glatt über das Schneidwerkzeug zu gleiten, neigt es zum Kleben. Dies verursacht Festfressen, das die Lebensdauer des Werkzeugs drastisch verkürzt.

Feinguss:Der beste Weg, Titankomponenten zu formen

Feinguss ist ein Near-Net-Shape-Prozess, der unter Vakuum durchgeführt werden kann. Dies vermeidet Reaktionen mit Sauerstoff, eliminiert die Notwendigkeit des Schweißens und minimiert die maschinelle Bearbeitung.

Der Feinguss beginnt mit einer Wachsnachbildung des zu gießenden Teils. Das Wachs wird mit einer keramischen Aufschlämmung beschichtet, die zu einer harten Schale trocknet. Das Wachs wird dann ausgeschmolzen und hinterlässt einen Hohlraum, in den geschmolzenes Titan unter Vakuum gegossen wird. Sobald es erstarrt ist, wird die Schale weggebrochen, um das Gussteil freizulegen.

Das Feingussverfahren ist zu einer hohen geometrischen Genauigkeit fähig und gibt feine Oberflächendetails originalgetreu wieder. Hinterschneidungen, dünne Wände und Vertiefungen sind möglich und Bearbeitungszugaben können sehr klein sein. Diese Fähigkeit, komplexe Formen herzustellen, vermeidet die Notwendigkeit, kleinere Teile zusammenzuschweißen.

Titanlegierungen für Feinguss

Titan ist in einer Reihe kommerziell reiner Qualitäten und vier Hauptlegierungstypen erhältlich. Das Legieren, hauptsächlich mit Aluminium, Molybdän, Vanadium und Niob, wird durchgeführt, um die Korrosionsbeständigkeit, Kriechfestigkeit und Schweißbarkeit zu verbessern.

Die vier Legierungen sind:

• 6AL-4V
• 6AL-4V ELI
• 3AL 2.5
• 5AL-2.5Sn

Von diesen ist 6AL-4V am weitesten verbreitet. Neben der umfangreichen Verwendung in der Luft- und Raumfahrt macht es die Salzwasser-Korrosionsbeständigkeit zu einem Favoriten für Schiffsschraubenwellen und Entsalzungswärmetauscher.

6AL-4V ELI gilt als chirurgische Titanlegierung, da sie eine außergewöhnlich gute Biokompatibilität und Ermüdungsbeständigkeit aufweist.

3AL 2.5 ist die am besten schweißbare Titansorte. Es ist auch sehr korrosionsbeständig und wird häufig für Teile gewählt, die in chemischen Hochtemperaturprozessen wie Wärmetauschern verwendet werden.

Flugzeugzellenanwendungen erfordern eine sehr hohe Kriechfestigkeit, wo sich 5AL-2.5Sn auszeichnet. Ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht ist ein weiterer Grund für die Verwendung von Titan.

Titan-Feinguss von Impro

Titan bietet gegenüber anderen Metallen eine Vielzahl von Vorteilen, ist jedoch schwer zu bearbeiten, zu schweißen und zu formen. Die beste Methode zur Herstellung von Teilen aus Titan ist der Feinguss, der genaue, endkonturnahe Geometrien mit dünnen Wänden und feinen Details ergibt.

Kommerziell reine Qualitäten werden für einige Anwendungen verwendet, aber es ist üblicher, Titan zu verwenden, das mit Aluminium und anderen Elementen legiert ist. Je nach genauer Zusammensetzung verbessert dies das Gießverhalten sowie die Kriech- und Korrosionsbeständigkeit.

Die meisten Titanteile werden aus der 6AL-4V-Legierung gegossen, aber bei einigen Anwendungen können andere Legierungen besser funktionieren. Als eines der führenden Feingussunternehmen kann Impro Sie beraten, welche Legierung die Anforderungen Ihrer Produkte am besten erfüllt. Kontaktieren Sie uns, um mehr zu erfahren.