Warum ist Titan teuer? Ein Einblick

Einführung

 

Jeder, der in der Fertigung arbeitet, weiß, dass Titan eines der hochwertigsten Metalle ist. Titan hat eine Reihe hervorragender Eigenschaften. Es ist leicht, aber stärker als man erwarten würde. Es ist sehr haltbar, biokompatibel und korrosionsbeständig. Der Nachteil sind die Kosten. Die Bearbeitung von Titan ist nämlich ziemlich teuer. Die Kosten für die Bearbeitung eines Titanwerkstücks können dreimal so hoch sein wie die von Aluminium! Warum ist die Bearbeitung von Titan so teuer? Lassen Sie uns dieses Geheimnis für Sie lüften.

 

Grundlegende Eigenschaften und Anwendungen von Titan – Hohe Nachfrage, geringes Angebot

Titan wird in mehreren wichtigen Branchen eingesetzt, wie der Luft- und Raumfahrt, der Schifffahrt und der Fertigung. Diese Branchen benötigen leistungsstarke Werkzeuge und Geräte, daher legen sie Wert auf das Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht eines Materials. Titan ist außerdem chemisch inert und ungiftig, was es für medizinische Geräte geeignet macht. Darüber hinaus ist sein Angebot auf einige wenige Länder wie China und Russland beschränkt. All diese Faktoren führen zu einem Anstieg der Titankosten.

 

Titanqualitäten und -preise

Qualitäten sind ein System zur Klassifizierung der verschiedenen chemischen Zusammensetzungen, in denen Titan erhältlich ist. Jede Qualität hat einzigartige Eigenschaften wie Härte, Flexibilität, Korrosionsbeständigkeit usw. Lassen Sie uns einige gängige Titanlegierungen und ihre Eigenschaften besprechen:

 

Titan der Qualität 5 – Titan 6Al-4V

Titan der Qualität 5 ist eine Legierung mit 6 % Aluminium und 4 % Vanadium. Es ist im Handel in großen Mengen erhältlich. Es bietet große Festigkeit und Zähigkeit. Diese Art von Metall findet Anwendung in der Luftfahrt, im Meeresbereich, in Chemiewerken und im Gesundheitswesen.

 

Titan der Qualität 6 – Titan 5Al-2,5Sn

Diese Titanlegierung bietet aufgrund ihrer Zusammensetzung aus 5 % Aluminium und 2,5 % Zinn gute Temperaturkoeffizienten. Hersteller liefern es in verschiedenen Formen wie Drähten, Blechen zum Schmieden, Stangen und Platten. Titan der Qualität 6 wird häufig in der Luftfahrt und im Automobilsektor verwendet.

 

Titan der Qualität 9 – Titan 3Al-2,5V

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 und kann mehr Hitze aushalten als Güteklassen 1 bis 4. Es ist auch besser zum Kaltwalzen geeignet.

 

Titan-Alpha-Beta-Legierungen

Titan-Alpha-Beta-Legierungen werden durch die Kombination von Spuren von Aluminium, Vanadium und Zinn gebildet. Ti-6Al-6V-2Sn ist eine solche Legierung, die gute Wärmebehandlungs- und Schweißeigenschaften bietet. Sie können mittlere bis hohe Festigkeitsgrade aufweisen. Sie haben begrenzte Kaltformungseigenschaften, aber ausgezeichnete Warmformungseigenschaften. Diese Legierungen werden häufig in Flugzeugturbinenteilen, Schiffsausrüstung, chemischen Verarbeitungsanlagen usw. verwendet.

 

Die Preise dieser Titanlegierungen variieren je nach Reinheit, Legierungszusammensetzung und Komplexität der Verarbeitungstechnologie. Grad 5 (Ti-6Al-4V) ist die am häufigsten vorkommende Titanlegierung vom Typ α+β. Ihr Preis ist relativ moderat und liegt bei etwa 35–45 USD/kg. Grad 6 (Ti-5Al-2,5Sn) ist etwas teurer als Grad 5. Grad 9 (Ti-3Al-2,5V) ist eine günstigere Titanlegierung vom Typ α+β mit einem relativ niedrigen Preis. Der Preis der Luftfahrtqualität ist im Allgemeinen 20–30 % höher als der der Industriequalität. Es ist anzumerken, dass es bei derselben Titanlegierungsqualität je nach Endverwendung und Verarbeitungstechnologie erhebliche Preisunterschiede gibt.

 

Wenn Sie mehr über die in der CNC-Industrie verwendeten Titanlegierungen erfahren möchten, besuchen Sie unsere Seite „Custom Titanium CNC Service“.

 

Warum ist Titan so teuer?

1. Beschaffung des Rohstoffs Titan

Die allererste Schwierigkeit ist die Beschaffung von Titan. Sicher, es ist das neunthäufigste Metall auf der Erde, es existiert jedoch nicht in reinem Zustand. Es kommt in Rutil und Ilmenit vor, die Titanerze sind.

 

Die Gewinnung von Titan aus seinen Erzen ist etwas 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 umgewandelt, die auch als Titanschwamm bezeichnet wird. Der Titanschwamm wird dann langsam geschmolzen, um Metallbarren herzustellen. Die bei diesem Verfahren verbrauchte Energie macht 30 % der Gesamtkosten aus. Während des Veredelungsprozesses geht eine erhebliche Menge Titan verloren. Es wird geschätzt, dass aus 11 kg Titanerz bei der Veredelung etwa 1 kg reines Metall entsteht.

 

2. Werkzeug- und Ausrüstungsanforderungen für die Titanverarbeitung

In Bezug auf die reine Festigkeit ist hochwertiger Stahl besser als Titan. Allerdings kommt Titan erst richtig zur Geltung, wenn es hohen 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 besser 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 ohnehin teuren Rohstoffs.

 

3. Wärmemanagement und Maschinenverschleiß beim Schneiden von Titanmetall

 

Warum ist Titan so teuer? Ein weiterer wichtiger Grund ist die beim Titanschneiden erzeugte Wärme. Metalle wie Eisen und Aluminium haben eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Dies bedeutet, dass die Wärme des Schneidwerkzeugs abgeleitet wird. Titan hat jedoch eine schlechte Wärmeleitfähigkeit. Dadurch erhitzt sich das Werkstück. Unbeachtet kann dies zu Schäden an der Maschine führen.

 

Es werden verschiedene Techniken eingesetzt, um diese Wärme in den CNC-Maschinen 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 wird empfohlen, Kühlmittel und Schmiermittel mit hohem Druck zu verwenden. 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. Es ist auch anfällig für Fressen, was seine äußere Oberfläche gefährden kann.

 

5. Produktionszeit von Titanteilen

 

Die Produktion von Titanteilen nimmt mehr Zeit in Anspruch als die anderer Metalle. Seine Härte, Festigkeit und geringe Elastizität erschweren den Betrieb von CNC-Maschinen bei hohen Geschwindigkeiten. Dies bedeutet, dass der Bediener mehr Zeit mit der Überwachung des Vorgangs verbringen muss. Dies führt zu längeren Bearbeitungszeiten und erhöhten Strom- und Arbeitskosten.

 

6. Nachbearbeitung und Abfallmanagement

 

Aufgrund seiner besonderen physikalischen und chemischen Eigenschaften müssen Teile aus Titan einer umfangreichen Nachbearbeitung unterzogen werden. Nach der Herstellung können zusätzliche Arbeiten wie Oberflächenveredelung oder Wärmebehandlung erforderlich sein. Dies führt zu einer Erhöhung der Herstellungskosten von Titanprodukten.

 

Abfallmanagement und Reinigung von Werkzeugen nach der Titanproduktion sind ebenfalls eine Herausforderung. Titan ist ein paramagnetisches Material. Dies 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. Lesen Sie diesen Artikel, um mehr über die magnetischen Eigenschaften von Titan zu erfahren.

 

7. Zertifizierungen und Qualitätssicherung

 

Rohstoffe, die in kritischen Branchen wie der Luftfahrt und dem Gesundheitswesen verwendet werden, erfordern strenge Qualitätsnormen. Hersteller müssen detaillierte Datenblätter für ihre Produkte führen. Titan wird in vielen dieser Branchen häufig verwendet. Die Notwendigkeit von Zertifizierungen und Lizenzen erhöht die Metallkosten und die Beschaffungszeit.

 

Wenn offiziell lizenzierte Rohstoffe kein Problem darstellen, 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 liefern. Dieses Metall wird von einer unabhängigen Prüfeinrichtung geprüft. Es kostet mehr als nicht zertifiziertes Titan, ist aber immer noch günstiger als zertifiziertes Titan.

 

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, wodurch sich das Werkstück beim Schneiden und Bohren erhitzt. Aufgrund seines geringen Elastizitätsmoduls kann es auch am Schneidwerkzeug kleben bleiben, was weitere Schwierigkeiten verursacht. 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 äußerst nützlich. Aus diesem Grund ist Titan eines der hochwertigsten Metalle zur Herstellung von Maschinenteilen.

 

Was sind die Titanqualitäten?

Titanqualitäten sind eine Methode zur Kategorisierung der verschiedenen chemischen Zusammensetzungen, in denen Titan erhältlich ist. Die Qualitäten 1 bis 4 sind reine Titanformen. Qualitäten 5 und höher sind Titanlegierungen mit anderen Metallen wie Aluminium, Vanadium und Zinn. Jede Güteklasse steht für Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften. Je nach Verwendung, Verfügbarkeit oder Seltenheit kann der Preis jeder Güteklasse unterschiedlich sein.

 

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

Faktoren wie Metallgüte, Teilekomplexität, Bearbeitungszeit und Werkzeugverschleiß beeinflussen den Preis bei der Arbeit mit Titan. Aufgrund der Möglichkeit übermäßiger Wärmeentwicklung kann Hochdruckkühlmittel erforderlich sein. Darüber hinaus muss die CNC-Maschine mit einer niedrigeren Drehzahl betrieben werden, was die Produktionszeit verlängert. Auch die Abfallsammlung und Abfallbewirtschaftung 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 optimales Design. Reduzieren Sie unnötige geometrische Merkmale, die die Bearbeitungszeit beeinträchtigen können. Die Wahl einer geeigneten Titangüte ist ebenfalls sehr wichtig. Verschiedene Güteklassen 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 aufgrund seiner Festigkeit, Haltbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und Wärmetoleranz äußerst nützlich. Aber wie man so schön sagt, hat alles Gute seinen Preis. Die enorme Nachfrage, die komplexe Beschaffung und die schwierige Bearbeitung machen es zu einem der teuersten Materialien. Das heißt aber nicht, dass die Titanproduktion nicht rentabel ist. Mit der richtigen Planung und Vorbereitung können Sie schnell mit der Herstellung hochwertiger Titanteile beginnen. Dies wird Ihr Geschäft voranbringen und Ihnen helfen, den Status eines erstklassigen Titanherstellers zu erreichen. Für eine professionelle Beratung zu titantauglichen CNC-Maschinen wenden Sie sich an unser Expertenteam. Wir helfen Ihnen gerne weiter.