Warum ist Titan teuer? Ein Einblick

Titan ist eines der hochwertigsten Metalle, das in der Fertigungsindustrie verwendet wird. Sein hoher Wert steigert seinen Preis, wodurch es für budgetfreundliche Projekte weniger geeignet ist. Aber es bleibt eine Frage: Warum ist Titan teuer? Und wissen Sie was? Die Kosten für die Bearbeitung eines Titanwerkstücks sind etwa dreimal so hoch wie die von Aluminium!

 

Die Frage ist also berechtigt und kann jemanden, der neu in der Fertigungsindustrie ist, verwirren. Denken Sie daran, dass Titan mehrere wünschenswerte Eigenschaften hat, die es hervorstechen lassen. Es ist beispielsweise robust, aber überraschend leicht. Ebenso zeichnen es seine Korrosionsbeständigkeit, Haltbarkeit und Biokompatibilität aus.

 

Dies ist der erste Vorgeschmack – unser Thema erfordert eine ausführliche Antwort und Erklärung. Aber keine Sorge! Sie erfahren alle Gründe, warum Titan für die CNC-Bearbeitung teuer ist. Also schnallen Sie sich an, während wir tief eintauchen und alle Faktoren erkunden, die Titan zu einem Super-Premium-Material machen.

 

Titanqualitäten und -preise

 

Auf dem Markt sind verschiedene Titanlegierungen (Qualitäten) erhältlich. Diese Qualitäten unterscheiden sich in ihrer chemischen Zusammensetzung. Die Preise dieser Qualitäten variieren je nach Titangehalt. Lassen Sie uns zunächst die verschiedenen Titanqualitäten besprechen. Später werden wir die Faktoren besprechen, die Titan für die CNC-Bearbeitung teuer machen.

 

1- Titan Qualität 5 – Titan 6Al-4V

Titan Qualität 5 ist eine Legierung mit 6 % Aluminium und 4 % Vanadium. Es ist im Handel weit verbreitet und bietet große Festigkeit und Zähigkeit. Dieses Metall findet Anwendung in der Luftfahrt, im Meeresbereich, in Chemiewerken und im Gesundheitswesen. Diese Qualität besteht zu etwa 90 % aus Titan, was ihren Wert steigert.

 

2- Titan Qualität 6 – Titan 5Al-2,5Sn

Diese Titanlegierung bietet gute Temperaturkoeffizienten. Warum? Der Grund dafür ist, dass sie aus 5 % Aluminium und 2,5 % Zinn besteht. Das bedeutet, dass sie bei sehr hohen Temperaturen stabil bleibt. Es besteht zu etwa 93 % aus Titan und ist damit wertvoller als Güteklasse 5. Hersteller liefern es in verschiedenen Formen, beispielsweise als Drähte und Bleche. Titan der Güteklasse 6 wird häufig in der Luftfahrt und im Automobilsektor verwendet.

 

3- Güteklasse 9 Titan – Titan 3Al-2,5V

Güteklasse 9 Titan besteht zu 3 % aus Aluminium, 2,5 % aus Vanadium und zu etwa 94 % aus Titan. Diese Form von Titan hat eine mäßige Festigkeit und wird hauptsächlich in Rohrleitungssystemen verwendet. Im Vergleich zu anderen Güteklassen liegt es zwischen Güteklasse 4 und Güteklasse 5.

Es ist jedoch zäher und korrosionsbeständiger. Diese Titanlegierung hat ausgezeichnete Temperaturkoeffizienten. Das bedeutet, dass diese Güteklasse hohen Temperaturen standhält. Tatsächlich kann sie mehr Hitze aushalten als Güteklassen 1 bis 4. Sie ist auch besser zum Kaltwalzen geeignet.

Kurzinfo: Alle Titangüten oder -legierungen bestehen aus mehreren Legierungselementen. Einige von ihnen haben ausgeprägte Anteile. Andere Elemente sind jedoch nur in Spuren vorhanden. Sie verleihen anderen Güteklassen jedoch einige einzigartige Eigenschaften. Aufgrund ihres sehr geringen Anteils ignorieren wir sie jedoch im Allgemeinen. Oben erwähne ich nur Legierungselemente mit herausragenden Anteilen.

 

4- Titan-Alpha-Beta-Legierungen

Titan-Alpha-Beta-Legierungen werden durch die Kombination von Aluminium-, Vanadium- und Zinnspuren gebildet. Ti-6Al-6V-2Sn ist ein Beispiel für diese Legierungen. Solche Legierungen bieten gute Wärmebehandlungs- und Schweißeigenschaften. Sie können mittlere bis hohe Festigkeitsgrade aufweisen. Sie haben begrenzte Kaltformungseigenschaften, aber ausgezeichnete Warmformungseigenschaften. Die Verwendung dieser Legierungen ist sehr vielfältig und sieht wie folgt aus:

• Flugzeugturbinenteile
• Chemische Verarbeitungsanlagen
• Motorgehäuse von Düsentriebwerken
• Schiffsausrüstung wie Propellerwellen
• Verwendung im medizinischen Bereich zur Herstellung chirurgischer Instrumente.

 

Die Preise dieser Titanlegierungen variieren in Abhängigkeit von vielen Faktoren. Dazu gehören ihre Reinheit, Legierungszusammensetzung und die Komplexität der Verarbeitungstechnologie. Grad 5 (Ti-6Al-4V) ist die häufigste Titanlegierung vom Typ α+β. Ihr Preis ist relativ moderat, etwa 35-45 $/kg.

Güteklasse 6 (Ti-5Al-2,5Sn) ist etwas teurer als Güteklasse 5. Güteklasse 9 (Ti-3Al-2,5V) ist eine günstigere Titanlegierung vom Typ α+β mit einem relativ niedrigen Preis. Der Preis für die Luftfahrtgüte ist im Allgemeinen 20–30 % höher als für die Industriegüte. Es ist zu beachten, dass die Verarbeitungstechnologie und die Verwendung von Güteklassen Auswirkungen auf den Preis dieser Güteklassen haben.

Kurz zusammengefasst: Bei der Arbeit mit Titan werden unterschiedliche Verarbeitungstechnologien verwendet. Jede von ihnen unterscheidet sich in Bezug auf Verwendung, Endergebnis und Preis. Eine dieser Verarbeitungstechnologien ist CNC. Wenn Sie sich für CNC interessieren, besuchen Sie unsere Seite „Custom Titanium CNC Service“.

 

Warum ist Titan so teuer?

 

Im obigen Abschnitt habe ich einige beliebte Titansorten erwähnt. Ihre Preise variieren ebenso voneinander wie ihre Verwendungszwecke. Richtig? Aber was sind die Gründe für ihre Preisunterschiede? Fast alle Titansorten oder -legierungen sind teuer. Was sind die Gründe für ihren hohen Preis? Lassen Sie uns diese Faktoren herausfinden, die Titan extrem teuer machen.

 

1- Beschaffung des Rohmaterials Titan

Titan ist das neunthäufigste Metall auf der Erde. Es klingt, als ob es aufgrund seines Überflusses zu einem niedrigen Preis leicht verfügbar sein sollte. Aber die Realität sieht anders aus. Die erste Schwierigkeit ist die Titanbeschaffung. Lassen Sie mich erklären, warum. Titan existiert nicht in reinem Zustand. Es kommt in Rutil und Ilmenit vor, die Titanerze sind.

 

Die Gewinnung von Titan aus seinen Erzen ist komplexer, als Sie denken. Dies kann nicht mit Kohlenstoff erfolgen, da die chemische Reaktion eine spröde Verbindung bildet. Titan hat außerdem einen hohen Schmelzpunkt, was den Prozess energieintensiv macht. Die Gewinnung von Titan aus seinen Erzen ist eine komplexe Aufgabe. Sie erfolgt mit dem Kroll-Verfahren.

 

Das Metall wird in eine poröse Form gebracht, die als Titanschwamm bezeichnet wird. Der Titanschwamm wird dann langsam geschmolzen, um Metallbarren herzustellen. Der Energieverbrauch dieses Prozesses macht 30 % der Gesamtkosten aus. Während des Veredelungsprozesses geht eine erhebliche Menge Titan verloren. Schätzungsweise werden bei der Veredelung aus 11 kg Titanerz etwa 1 kg reines Metall gewonnen.

 

Kurzinfo: Die Gewinnung von Titan aus Erz ist eine große Herausforderung. Für die Arbeit sind viele Spezialwerkzeuge und Maschinen erforderlich. Diese Gewinnung macht das Titan sehr teuer und kostenintensiv. Darüber hinaus macht es die anspruchsvolle Gewinnung schwierig, die Nachfrage der verarbeitenden Industrie zu decken.

 

2- Werkzeug- und Ausrüstungsanforderungen für die Titanverarbeitung

In Bezug auf die reine Festigkeit ist hochwertiger Stahl besser als Titan. Allerdings zeigt Titan seine Stärke, wenn es Temperaturen ausgesetzt wird. Stahl kann nur bis zu 1500 Grad Celsius verwendet werden. Titan kann jedoch Temperaturen bis zu 1800 Grad Celsius standhalten.

 

Titan ist nicht nur bei hohen Temperaturen leistungsfähiger als Stahl. Stahl neigt bei Minustemperaturen zum Zerspringen, Titan hingegen nicht. In Bezug auf die Flexibilität ist Titan jedoch besser als Stahl. Es kann sich unter dem Druck von CNC-Maschinen biegen und verbiegen.

 

Ist Titan aufgrund dieser Faktoren teuer? Ja. Aufgrund seiner Härte und Abrasivität verschleißen Werkzeuge schneller. Die Anpassungen, die erforderlich sind, um Titanteile zum Glänzen zu bringen, sind entscheidend und komplex. Auch der Werkzeugauswahlprozess ist kompliziert. Dies erhöht die Kosten eines bereits teuren Rohstoffs.

 

3- Wärmemanagement und Maschinenverschleiß beim Schneiden von Titanmetall

 

Beim Schneiden des Titans mit Werkzeugen entsteht Wärme. Denken Sie daran, dass Metalle wie Eisen und Aluminium eine hohe Wärmeleitfähigkeit haben. Dies bedeutet, dass die Wärme des Schneidwerkzeugs abgeleitet wird. Titan hat jedoch eine schlechte Wärmeleitfähigkeit. Dadurch erhitzt sich das Werkstück. Unbeaufsichtigt kann dies zu Schäden an der Maschine führen.

 

In CNC-Maschinen werden verschiedene Techniken eingesetzt, um diese Wärme abzuleiten. Bei der Bearbeitung von Titan arbeiten die Maschinen mit niedrigeren Drehzahlen. Eine weitere Alternative ist die Verwendung einer Spanlast. Bei der Bearbeitung von Titan werden Hochdruckkühlmittel und -schmiermittel empfohlen. Natürlich erhöhen diese die Herstellungskosten.

 

4- Fressen und chemische Reaktivität bei der Titanbearbeitung

 

Bei der Titanbearbeitung können atmosphärische Gase mit dem Oberflächenmetall reagieren. Die daraus resultierende Oxidation kann zu Verunreinigungen im Metall führen. Sie kann die Festigkeit der Komponenten verringern und sie anfällig für Korrosion machen. Darüber hinaus ist das Schneiden von Titan aufgrund seiner gummiartigen Beschaffenheit eine Herausforderung.

 

Aufgrund seiner geringen Elastizität kann es leicht am Schneidwerkzeug kleben bleiben. Dies kann Teile der CNC-Maschine beschädigen. Bei der Bearbeitung von Titan mit CNC-Maschinen ist ein vorsichtiger Ansatz erforderlich. Es ist auch anfällig für Fressen, was die äußere Oberfläche gefährden kann. Diese Herausforderungen tragen weiter zum höheren Preis von Titan bei.

 

5- Produktionszeit von Titanteilen

 

Die Produktion von Titanteilen nimmt mehr Zeit in Anspruch als die anderer Metalle. Aufgrund seiner Härte, Festigkeit und geringen Elastizität ist es schwierig, CNC-Maschinen mit hoher Geschwindigkeit zu betreiben. Diese Schwierigkeit bedeutet, dass der Bediener mehr Zeit damit verbringen muss, den Vorgang zu überwachen.

 

Dies führt zu längeren Bearbeitungszeiten und höheren Strom- und Arbeitskosten. Wie ich oben erwähnt habe, ist Titan extrem stark. Sie denken vielleicht daran, eine Maschine mit hoher Geschwindigkeit laufen zu lassen, um Zeit und Energie zu sparen. Wenn Sie CNC-Maschinen mit hoher Geschwindigkeit betreiben, kann die Festigkeit des Titans die Werkzeuge der Maschinen beschädigen.

 

6- Nachbearbeitung und Abfallmanagement

 

Titan klingt vielleicht wie ein einfaches Metall, das sich leicht verarbeiten lässt. Aber das stimmt nicht. Es muss einer umfangreichen Nachbearbeitung unterzogen werden. Zu diesen Prozessen gehören Wärmebehandlung und Oberflächenveredelung. Diese Prozesse führen zu einer Erhöhung der Herstellungskosten von Titanprodukten.

 

Abfallmanagement und Reinigung von Werkzeugen nach der Titanproduktion sind ebenfalls eine Herausforderung. Titan ist ein paramagnetisches Material. Diese Eigenschaft bedeutet, dass es schwache magnetische Eigenschaften hat. Daher können Staub und Späne nicht mit einem magnetischen Gerät entfernt werden. Dies bedeutet, dass möglicherweise andere Reinigungswerkzeuge wie mechanische Bürsten oder Wasserstrahlen erforderlich sind.

 

Kurz zusammengefasst: Im Allgemeinen ist das Abfallmanagement von magnetischem Metall relativ einfacher. Warum? Weil die Stücke oder Späne am Magneten von CNC-Maschinen haften bleiben. Titan ist jedoch nicht magnetisch. Seine Stücke haften nicht am Magneten. Daher sind fortschrittlichere Reinigungsgeräte erforderlich, die die Verarbeitungskosten erhöhen.

 

7- Zertifizierungen und Qualitätssicherung

 

Die Qualität der Rohstoffe muss den strengen Qualitätsnormen entsprechen. Hersteller müssen detaillierte Datenblätter für ihre Produkte führen. Titan wird in vielen Branchen verwendet, darunter in der Luftfahrt und im Gesundheitswesen. Der Bedarf an Zertifizierungen und Lizenzen erhöht die Metallkosten und die Beschaffungszeit.

 

Wenn Sie kein Interesse an offiziell lizenzierten Rohstoffen haben, entscheiden Sie sich für nicht zertifiziertes Titan. Für diese Art von Titan gibt es kein Datenblatt. Es ist so wie es ist erhältlich. Es ist deutlich günstiger als zertifiziertes Titan. Einige Lieferanten können Ihnen auch laborzertifiziertes Titan anbieten. Dieses Metall wird von einer unabhängigen Prüfeinrichtung überprüft.

 

Kurzinfo: Das laborzertifizierte Titan kostet mehr als nicht zertifiziertes Titan. Sie erhalten jedoch mehr Details und Bestätigungen zur Qualität von Titan. Dieses laborzertifizierte Titan ist immer noch günstiger als zertifiziertes Titan. Die Verwendung von zertifiziertem Titan hilft Ihnen jedoch, die Vorschriften und das Qualitätssicherungssystem einzuhalten.

 

8- Hohe Nachfrage, geringes Angebot

Titan wird in mehreren wichtigen Branchen eingesetzt. Zu den wichtigsten Branchen, die dieses Metall verwenden, gehören die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie und die Schifffahrt. Diese Branchen verlassen sich aufgrund seines idealen Verhältnisses von Festigkeit zu Gewicht auf Titan. Titan ist außerdem chemisch inert und ungiftig, sodass es für medizinische Geräte geeignet ist.

 

Allerdings ist die Versorgung mit Titan nicht sehr gut. Wie ich bereits sagte, wird Titan aus Erzen gewonnen. Dieser Gewinnungsprozess ist sowohl kostspielig als auch zeitaufwändig. Dies wirkt sich auf die Versorgung mit Titan aus. Auf der anderen Seite ist die Nachfrage in den oben genannten Branchen hoch. Infolgedessen kommt es zu einer Störung von Angebot und Nachfrage. Infolgedessen bleibt der Titanpreis hoch.

 

Häufig gestellte Fragen

 

Ist die CNC-Bearbeitung mit Titan schwierig?

Ja, die CNC-Bearbeitung mit Titan ist eine Herausforderung. Titan ist ein hartes Metall mit schlechter Wärmeleitfähigkeit. Daher erhitzt sich das Werkstück während der CNC-Bearbeitung (Schneiden oder Bohren). Aufgrund des geringen Elastizitätsmoduls kann es auch am Schneidwerkzeug kleben bleiben. Daher kann die Bearbeitung von Titan mit CNC-Maschinen zeitaufwändig und mühsam sein. Mit den richtigen Werkzeugen und Verfahren ist es jedoch möglich, effektiv mit Titan zu arbeiten.

 

Welche Vorteile bietet die Verwendung von Titan?

Titan ist hart und langlebig. Es ist 40 % leichter als Stahl und bietet dennoch eine vergleichbare Festigkeit. Seine Korrosionsbeständigkeit, Biokompatibilität und Temperaturbeständigkeit machen es immens nützlich. Aus diesem Grund ist Titan eines der hochwertigsten Metalle zur Herstellung von Maschinenteilen.

Was sind die Titanqualitäten?

Titanqualitäten kategorisieren die verschiedenen chemischen Zusammensetzungen, in denen Titan erhältlich ist. Die Qualitäten 1 bis 4 sind reine Titanformen. Die Qualitäten 5 und höher sind Titanlegierungen mit anderen Metallen wie Aluminium, Vanadium und Zinn. Jede Qualität repräsentiert Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften. Je nach Verwendung, Verfügbarkeit oder Seltenheit kann der Preis der einzelnen Güten unterschiedlich sein.

 

Welche Faktoren beeinflussen den Preis von Titan bei der CNC-Bearbeitung?

Mehrere Faktoren beeinflussen den Preis von Titan bei der CNC-Bearbeitung. Dazu gehören:

• Metallgüte
• Bearbeitungszeit
• Teilekomplexität
• Werkzeugverschleiß
• Kühlmittelbedarf zur Reduzierung der Erwärmung
• Stromverbrauch der Maschinen während der Arbeit

Außerdem muss die CNC-Maschine mit einer niedrigeren Drehzahl oder Geschwindigkeit betrieben werden. Dies erhöht die Produktionszeit. Auch die Abfallentsorgung und Abfallentsorgung sind eine Herausforderung. All diese Dinge erhöhen den Preis der Titanbearbeitung.

Wie können die Kosten der Titanbearbeitung gesenkt werden?

Effiziente Planung ist der Schlüssel zur Kostensenkung bei der Arbeit mit Titan. Konzentrieren Sie sich während der Vorproduktion auf ein optimales Design. Reduzieren Sie unnötige geometrische Merkmale, die die Bearbeitungszeit beeinträchtigen können. Die Wahl einer geeigneten Titangüte ist ebenfalls sehr wichtig. Verschiedene Güten haben unterschiedliche Eigenschaften wie Bearbeitbarkeit und Leistung. Bewerten Sie, welche für Sie am besten geeignet ist, je nach den Teilen, die Sie herstellen müssen.

 

Fazit

 

Titan ist aus vielen Gründen immens nützlich. Dazu gehören seine Festigkeit, Haltbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und thermische Toleranz. Aber wie man so schön sagt, alle guten Dinge haben ihren Preis. Titan ist da keine Ausnahme und sehr teuer. Seine enorme Nachfrage, die komplexe Beschaffung und die schwierige Bearbeitung sind der Grund für seine hohen Kosten.

Das bedeutet nicht, dass die Titanproduktion nicht rentabel ist. Mit der richtigen Planung und Vorbereitung können Sie schnell mit der Herstellung hochwertiger Titanteile beginnen. Dies wird Ihnen helfen, den Status eines erstklassigen Titanherstellers zu erreichen. In diesem Artikel habe ich alle Faktoren erklärt, die Titan teuer machen.