Titanlegierungen für Feinguss: Typen, Vorteile und Anwendungen

Titan ist leicht und stark, aber schwer zu zerspanen, schweißen und umformen. Das macht Feinguss zum optimalen Fertigungsweg für Titanbauteile.

In diesem Beitrag erklären wir:

• Warum Titan für anspruchsvolle Umgebungen bevorzugt wird
• Was es von anderen Metallen unterscheidet
• Warum Feinguss der richtige Weg ist
• Titanlegierungen für Feinguss

Stark, leicht, korrosionsbeständig

Titan wurde im 18. Jh. entdeckt, aber hoher Schmelzpunkt (1.660 °C) und Sauerstoffreaktivität erschwerten die Verarbeitung. Erst in den 1960ern Einsatz in anspruchsvollsten Luftfahrtanwendungen.

Luftfahrt schätzt Titan: nur wenig schwerer als Aluminium, aber über doppelt so fest. Riss- und Ermüdungsbeständigkeit, minimales Kriechen – ideal für Luftfahrtstrukturen.

Zwei weitere Merkmale: Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität. Selbstheilende Oxidschicht (wie bei Aluminium) schützt gegen Salzwasser und die meisten Chemikalien (außer starke Säuren). Bevorzugtes Metall für Entsalzungsanlagen, besonders Wärmetauscher.

Biokompatibilität = implantierbar ohne Nebenwirkungen.

Titan-Herausforderungen

Neben hohem Schmelzpunkt: Reagiert bereitwillig mit Sauerstoff, schwer zerspanbar.

Reaktivität wird durch Vakuumschmelzen/-gießen adressiert. Schweißen bleibt problematisch – Luftausschluss extrem schwierig.

Zerspanbarkeit: „klebrige“ Natur. Statt gleitend am Werkzeug, haftet Titan – Aufbauschneide verkürzt Werkzeugstandzeit drastisch.

Feinguss: Bester Weg für Titanbauteile

Feinguss ist Nahnetzform-Verfahren, unter Vakuum durchführbar. Vermeidet Sauerstoffreaktion, eliminiert Schweißen, minimiert Zerspanung.

Prozess: Wachsmodell → Keramikschlämme-Beschichtung → Hartschale → Wachs ausschmelzen → Kavität → flüssiges Titan unter Vakuum gießen → Erstarren → Schale entfernen.

Hohe geometrische Genauigkeit, feinste Oberflächendetails. Hinterschneidungen, Dünnwandigkeit, Vertiefungen möglich, minimaler Zerspanungszuschlag. Komplexe Formen vermeiden Schweißen kleinerer Teile.

Titanlegierungen für Feinguss

Titan in reinem Grad und vier Hauptlegierungstypen. Legierung (Al, Mo, V, Nb) verbessert Korrosions-, Kriechbeständigkeit, Schweißbarkeit.

Vier Legierungen:

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

6AL-4V am weitesten verbreitet. Neben Luftfahrt: Salzwasserkorrosionsbeständigkeit → Schiffspropellerwellen, Entsalzungswärmetauscher.

6AL-4V ELI = chirurgischer Titangrad: exzellente Biokompatibilität + Ermüdungsfestigkeit.

3AL 2.5 = schweißbarster Titangrad. Hohe Korrosionsbeständigkeit, oft für Hochtemperatur-Chemieprozesse (Wärmetauscher).

Luftfahrtstrukturen brauchen extreme Kriechfestigkeit → 5AL-2.5Sn. Hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis weiterer Grund für Titan.

Titan-Feinguss von Impro

Titan bietet Vorteile, aber Bearbeitungsschwierigkeiten. Feinguss liefert präzise Nahnetzform-Geometrien mit Dünnwänden und Feindetails.

Reine Grade für manche Anwendungen, häufiger Legierungen mit Al und anderen Elementen. Je nach Zusammensetzung: verbessertes Gießverhalten, Kriech- und Korrosionsbeständigkeit.

Mehrheit der Titanteile aus 6AL-4V, aber andere Legierungen können besser passen. Als führender Feingusshersteller berät Impro zur optimalen Legierung für Ihre Produkte. Kontaktieren Sie uns.