Bearbeitung von HRSA und Titan
Hitzebeständige Superlegierungen (HRSA) und Titan mit ihrer hohen Warmhärte und Festigkeit bilden die ISO S-Gruppe. Die HRSA-Werkstoffe lassen sich in drei Gruppen unterteilen: Nickelbasis-, Eisenbasis- und Kobaltbasislegierungen, die geglüht, lösungsgeglüht, gealtert, gewalzt, geschmiedet oder gegossen werden können. Für HRSA gilt, dass ein erhöhter Legierungsgehalt (Co mehr als Ni) zu einer besseren Wärmebeständigkeit, einer erhöhten Zugfestigkeit und einer höheren Korrosionsbeständigkeit führt.
Die physikalischen Eigenschaften und das Bearbeitungsverhalten von ISO S-Werkstoffen variieren erheblich aufgrund der chemischen Beschaffenheit der Legierung und der metallurgischen Verarbeitung, die sie während der Herstellung erfährt.
Glühen und Altern haben einen besonderen Einfluss auf die späteren Bearbeitungseigenschaften. Die Spankontrolle ist aufgrund segmentierter Späne tendenziell als schwierig anzusehen. Die spezifische Schnittkraft beträgt 2.400–3.100 N/mm² für HRSA und 1.300–1.400 N/mm² für Titan.
Die für die Bearbeitung erforderlichen Schnittkräfte und Leistungen sind recht hoch.
Die Vorteile bei der Verwendung dieser Materialien stellen auch Herausforderungen in der Bearbeitung dar, wo die richtige Werkzeugbeschichtung einen großen Unterschied machen kann. Ionbond-Ingenieure besprechen gerne mit Ihnen die beste Lösung für Ihre Anwendung.
HRSA-Materialien – S 1.0-3.0
HRSA sind in der Regel sehr korrosionsbeständig und behalten ihre Härte und Festigkeit bei höheren Temperaturen bei. Das Material wird bis zu 1.000°C eingesetzt und durch einen Alterungsprozess gehärtet.
Gängige Komponenten, die mit HRSA hergestellt werden, sind Luft- und Raumfahrtmotoren und Gasturbinen in Verbrennungs- und Turbinenbereichen, Öl- und Gasanwendungen in der Schifffahrt, medizinische Gelenkimplantate und Anwendungen, die eine hohe Korrosionsbeständigkeit erfordern.
Die schlechte Wärmeleitfähigkeit und die hohe Härte der HRSA-Werkstoffe erzeugen bei der Bearbeitung hohe Temperaturen. Die Eigenschaften hoher Festigkeit, Kaltverfestigung und Haftverfestigung erzeugen Kerbverschleiß bei maximaler Schnitttiefe und eine extrem abrasive Umgebung für die Schneidkante.
Titan – S 4.1-4.4
Titan hat ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit bei 60 % der Dichte von Stahl. Dies ermöglicht die Konstruktion dünnerer Wände. Titan kann in sehr rauen Umgebungen eingesetzt werden, die erhebliche Korrosionsangriffe auf die meisten anderen Baumaterialien verursachen können. Dies liegt an der Titanoxid (TiO2)-Schicht, die sich von selbst bildet und sich bei Beschädigung sofort wieder aufbaut. Titan eignet sich für Wärmetauscher, Entsalzungsanlagen, Triebwerkskomponenten, Fahrwerke und Strukturteile in der Luft- und Raumfahrt.
Die Zerspanbarkeit von Titanlegierungen ist im Vergleich sowohl zu allgemeinen Stählen als auch zu rostfreien Stählen schlecht, was besondere Anforderungen an die Schneidwerkzeuge stellt. Titan hat eine schlechte Wärmeleitfähigkeit; die Festigkeit wird bei hohen Temperaturen beibehalten, wodurch es zu hohen Schnittkräften und Hitze an der Schneidkante kommt.