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HSC-Fräsen Wirtschaftliche Titanzerspanung durch Hochgeschwindigkeitsfräsen

Redakteur: Peter Königsreuther

Trotz erheblicher Fortschritte im Bereich der Titanbearbeitung konnte sich die Hochgeschwindigkeitszerspanung (HSC) bei Titanlegierungen nicht etablieren. Gerade die zeit- und schneidstoffintensive Titanbearbeitung braucht aussichtsreiche Ansätze, was ein erneutes theoretisches Beleuchten der Prozessgrenzen verlangt.

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Orthogonallängsdrehen eines Werkstücks aus der Legierung TiAL6V4, mit einer Schnittgeschwindigkeit von 250 m/min (Bild: PTW)
Orthogonallängsdrehen eines Werkstücks aus der Legierung TiAL6V4, mit einer Schnittgeschwindigkeit von 250 m/min (Bild: PTW)

Titanlegierungen werden aufgrund ihres günstigen Verhältnisses von Festigkeit zu spezifischem Gewicht insbesondere bei Leichtbauanwendungen verstärkt zum Einsatz gebracht. Das einzigartige Eigenschaftsprofil dieser Legierungen weist einige Besonderheiten auf, die den Werkstoff für bestimmte Einsatzanforderungen nahezu prädestinieren.

So profitiert zum Beispiel die Luft- und Raumfahrtindustrie bei der Verwendung von Titan davon, dass der Werkstoff sehr schnell und zuverlässig mit Luftsauerstoff reagiert. Er bildet durch diese Reaktion eine passivierende Korrosionsschicht aus, die nicht elektrisch leitfähig ist.

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Eigenschaftsprofil und Vorteile von Titanwerkstoffen

Wegen der Korrosionsschicht bieten sich Titan und einige seiner Legierungen in besonderer Weise für die Kombination mit Faserverbundwerkstoffen wie CFK (Carbonfaserverstärkter Kunststoff) an. Denn durch die Eigenschaften dieser elektrisch nichtleitenden Schicht aus Titanoxid verhindert das Material die sogenannte elektrochemische Korrosion.

Diese Art von Korrosion stört aber zum Beispiel bei der Kombination von Aluminium und CFK. Mit Titan wird dieser Effekt verhindert und eine Kontaktkorrosion des unedleren Metalls findet nicht statt.

Aufgrund dieser Eigenschaft wird sich Titan auch in Zukunft zur Herstellung von lasttragenden Verbindungsteilen in gewichtsoptimierten Fahrzeugkonzepten des Personenindividualverkehrs weiter auszeichnen, durchsetzen und ein breiteres Anwendungsspektrum finden.

Titanwerkstoffe erschließen immer mehr Einsatzfelder

Weitere Einsatzmöglichkeiten bietet die Biomedizin. Dort ist die Humanverträglichkeit von Titanlegierungen der herausragende Grund für die Verwendung von Implantaten aus diesen Werkstoffen.

Diese Humanverträglichkeit, die auch als sogenannte Biokompatibilität bezeichnet wird, gründet sich auch auf die passivierenden Eigenschaften der Korrosionsschicht auf der Oberfläche von Titan und seinen Legierungen.

Auch geht die vermehrte Nutzung von Titanlegierungen in der Offshoreindustrie sowie der Ölbranche und beim Schiffsbau auf die besonderen Eigenschaft dieser Korrosionsschicht aus Titanoxid zurück.

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