Options
2012
Journal Article
Titel
Der Werkstoff Titan lässt sich auch wirtschaftlich rentabel umformen
Abstract
Titan ist nicht nur nahezu unbegrenzt verfügbar, stabil und leicht zugleich, sondern auch äußerst dehnbar, korrosions- und temperaturbeständig. Aber effiziente umformtechnische Verfahren wie das Tiefziehen oder das Innenhochdruck-Umformen können nur mit großen Einschränkungen angewendet werden. Titan neigt dazu, an den Umformwerkzeugen anzuhaften. Das verursacht starke Schäden, die im schlimmsten Fall zum Reißen der Bauteile führen können. Verstärkt wird dieser Effekt durch die extrem hohen Umformtemperaturen von bis zu 800 °C. In Gemeinschaftsarbeit haben Forscher am IST (Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik), Braunschweig, (DE), und am IWU (Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik), Chemnitz, (DE), eine neue Technologie zur Innenhochdruck-Umformung von Kfz-Abgasanlagen aus Titan entwickelt. Damit ist die Umformung in nur einer Prozessstufe möglich. Bisher waren für das Umformen mindestens 3 Schritte mit zwischengeschalteten Wärmebehandlungen nötig. Die Wissenschaftler haben jetzt einen Prozess und ein Werkzeug entwickelt, das auch Temperaturen über 800 °C standhält. Bei der Umformung von Titan unter Raumtemperatur kommt es zu einer starken Kaltverfestigung des eingesetzten Rohrs. Damit das Metall nicht reißt, muss es immer wieder durch Glühprozesse rekristallisiert werden. Die Folge ist eine sehr aufwändige mehrstufige Umformung, die bei der Fertigung von Abgasanlagen für Großserien nicht rentabel ist. Die Gefügeänderung lässt sich jedoch bei sehr hohen Temperaturen umgehen. Das etwa 1,40 m×1,20 m große Umformwerkzeug besteht aus Werkstoffen wie Nickelbasislegierungen, die auch bei Temperaturen über 800 °C stabil bleiben. Das Anhaften des Titans am Werkzeug, das zu Rissen in den Bauteilen und zu starken Schäden an der Werkzeugoberfläche führen kann, wird durch eine spezielle, nur wenige Mikrometer dicke Beschichtung verhindert. Da Titan ab etwa 500 °C dazu neigt, Sauerstoff und Stickstoff aus der umgebenden Atmosphäre aufzunehmen, muss beim Umformen mit sehr hohen Temperaturen mit Schutzgas (z.B. Argon) gearbeitet werden.