Titan Schruppen
Typische Bauteile:
Träger, Triebwerksausleger (Pylon), Flügeltiefen, Schienen
Materialien:
Ti6Al4V, Ti5553, Ti10-2-3
Metallurgisches Fachwissen über Titan:
Die geringe Wärmeleitfähigkeit dieser Materialien verhindert, dass die bei der Bearbeitung entstehende Wärme von der Werkzeugschneide abgeführt wird. Die hohe Kaltverfestigungsneigung von Titanlegierungen kann hohe Schnittkräfte und Temperaturen begünstigen, die zu Kerbverschleiß führen können.
Alpha-Beta (α-ß) Legierungen
Diese Legierungen weisen sowohl α als auch ß-Phase auf und enthalten sowohl α als auch ß-Stabilisatoren. Die einfachste und beliebteste Legierung in dieser Gruppe ist Ti6Al4V, das hauptsächlich in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt wird. Legierungen dieser Kategorie sind leicht formbar und weisen eine hohe Raumtemperaturfestigkeit und eine moderate Hochtemperaturfestigkeit auf. Die Eigenschaften dieser Legierungen können durch Wärmebehandlung verändert werden.
Beta (ß) Legierungen
Beta (ß)-Legierungen enthalten Übergangsmetalle wie V, Nb, Ta und Mo, die die ß-Phase stabilisieren. Beispiele für kommerzielle ß-Legierungen sind Ti11.5Mo6Zr4.5Sn, Ti15V3Cr3Al3Sn und Ti5553. Beta-Legierungen sind gut wärmebehandelbar, allgemein schweißbar und haben eine hohe Festigkeit. Im lösungsbehandelten Zustand ist eine ausgezeichnete Umformbarkeit zu erwarten. ß-Legierungen neigen jedoch zum duktil-spröden Übergang und sind daher für kryogene Anwendungen ungeeignet. Beta-Legierungen haben eine gute Eigenschaftskombination für Bleche, schwere Profile, Verbindungselemente und Federanwendungen.
Trends in der Industrie
"Der Einsatz von Titan folgt, viel schneller als jedes andere Metall, weiterhin einem Wachstumsvolumen von 5%."
Titan wird typischerweise als Platten- und Stangenmaterial, aber auch in Form von Schmiede- und Gussteilen hergestellt. Das Buy-to-Fly-Verhältnis (BTF) liegt typischerweise zwischen 10 und 16, was bedeutet, dass von 10 kg Rohmaterial aus Titan letztendlich ein Fertigteil mit einem Gewicht von 1 kg übrig bleibt.
Herausforderungen
Die Buy-to-Fly-Ratio erfordert eine effiziente Entfernung des überschüssigen Materials. Dies wird durch Titan-Schruppanwendungen erreicht, wodurch die Schneide lange Zeit extrem hohen Temperaturen ausgesetzt ist.
Die hohe chemische Reaktivität von Titanlegierungen bewirkt, dass der Span mit dem Werkzeug verschweißt, was zu Kraterbildung und vorzeitigem Werkzeugausfall führt. Darüber hinaus ist die Kontaktfläche zwischen Span und Werkzeug relativ klein, was zu einer hohen Spannungskonzentration aufgrund dieser höheren Schnittkräfte und Temperaturen führt, daraus kann wiederum ein vorzeitiger Ausfall des Schneidwerkzeugs resultieren.
Anforderungen an die Werkzeuglösungen
- Werkzeugsteifigkeit/Stabilität
- Wärmeregulierung
- Kühlmittelfluss
- Schneidstoff Zähigkeit
- Hitzebeständige Beschichtung
- Chemisch beständige Beschichtung
- Mikrokantengeometrie für geringe Schnittkräfte
- Hohe Zerspanungsraten
Werkzeuglösungen
Schulterfräsen
Schulterfräsen
Walzenstirnfräser
Vollhartmetallfräser, 4 Schneiden,
Geformte Schneide