1. Warum Titanstäbe extrudieren?
Beim Warmfließpressen werden Titanstäbe hergestellt, indem ein erhitzter Barren durch eine Matrize gepresst wird, die das Metall in einem einzigen Arbeitsgang mit hoher Materialausnutzung formt. Das Verfahren eignet sich für runde, quadratische, sechseckige und rechteckige Querschnitte und kann Längen erreichen, die allein durch Schmieden nur schwer zu erreichen sind. Die Verformung verfeinert die Gussstruktur des Barrens und erzeugt einen faserigen Kornfluss, der die mechanischen Eigenschaften in Längsrichtung verbessert.
2. Billet-Vorbereitung
Der Ausgangsbarren wird aus einem geschmiedeten oder gewalzten Zwischenprodukt geschnitten und seine Oberfläche wird konditioniert, um Oxidzunder, Risse und andere Mängel zu entfernen. Anschließend wird der Barren auf die erforderlichen Abmessungen bearbeitet und vor dem Erhitzen überprüft. Die Oberflächenqualität ist wichtig, da sich beim Strangpressen Defekte am Barren entlang der Stange ausbreiten und Oberflächenfehler in Längsrichtung hinterlassen können. Saubere Knüppel ergeben saubere Stäbe.
3. Heizung und Schmierung
Der Barren wird in einem kontrollierten Ofen auf eine Temperatur erhitzt, die von der Sorte abhängt und typischerweise im Bereich von 850 bis 1050 Grad für kommerziell reine und Alpha-Beta-Titanlegierungen liegt. Eine Überhitzung oberhalb des Beta-Transus wird bei Alpha-Beta-Legierungen vermieden, da sie die Mikrostruktur vergröbert. Auf den Knüppel und die Matrize werden Schmiermittel auf Glasbasis aufgetragen, um die Reibung zu verringern, Abrieb zu verhindern und die Metalloberfläche während des Flusses durch die Matrize vor Oxidation zu schützen.
4. Extrusionsparameter
Die Strangpresse übt Kraft aus, um den Barren mit kontrollierter Stößelgeschwindigkeit durch die Matrize zu drücken. Das Reduktionsverhältnis, also das Verhältnis der Knüppelfläche zur Produktfläche, wird so gewählt, dass eine vollständige Rekristallisation und eine gleichmäßige Struktur erreicht werden. Die Temperatur am Düsenausgang wird überwacht, da sie die Mikrostruktur und die Oberflächenqualität steuert. Eine zu hohe Geschwindigkeit erhöht die Temperatur durch Verformungswärme und kann zu Oberflächenrissen führen, während sehr niedrige Geschwindigkeiten dazu führen, dass der Knüppel abkühlt und die Presslast erhöht wird.
5. Kühlung und Nachbearbeitung-
Nach der Extrusion wird der Stab mit kontrollierter Geschwindigkeit abgekühlt, und die Abkühlgeschwindigkeit bestimmt die endgültige Mikrostruktur. Luftkühlung ist typisch für handelsübliche Qualitäten, während Legierungsstangen je nach Zieleigenschaften möglicherweise eine Ofenkühlung oder eine schnellere Abkühlung erfordern. Anschließend wird der Stab gerichtet, bei Bedarf geglüht und durch Schälen oder Drehen bearbeitet, um die Oberflächenschicht zu entfernen. Abschließend wird die Stange auf Länge geschnitten, geprüft und getestet.
6. Qualität und Anwendungen
Extrudierte Titanstäbe werden gemäß ASTM B348 oder GB/T 2965 getestet, einschließlich chemischer Analyse, Zugprüfung und Ultraschallprüfung. Sie werden für bearbeitete Komponenten, Verbindungselemente, Armaturen, Wellen und Strukturteile in der Luft- und Raumfahrt-, Chemie- und Schifffahrtsindustrie verwendet. Die Zertifizierung dokumentiert die Zusammensetzung, die mechanischen Eigenschaften und die Wärmebehandlung jeder Charge und ermöglicht dem Käufer eine vollständige Rückverfolgbarkeit.
Für die Titanextrusion sind Knüppeltemperaturen von 850 bis 1050 Grad typisch.
Glasschmierstoffe schützen die Oberfläche und reduzieren die Matrizenreibung.
Die Stäbe werden durch Schälen fertiggestellt, gerichtet und nach ASTM B348 zertifiziert.
Häufig gestellte Fragen
F: Welche Formen können aus Titan extrudiert werden?
Üblich sind runde, quadratische, sechseckige und rechteckige Vollstäbe, komplexere Profile können mit geformten Matrizen extrudiert werden.
F: Welche Temperatur wird für die Titanextrusion verwendet?
Typische Knüppeltemperaturen liegen je nach Sorte bei 850 bis 1050 Grad, und die Temperatur wird für Alpha-Beta-Legierungen unter dem Beta-Transus gehalten.
F: Warum wird Glasschmierung verwendet?
Glasschmiermittel reduzieren Reibung und Fressen bei hohen Temperaturen und schützen die Titanoberfläche vor Oxidation während der Extrusion.
F: Wie wird die Oberfläche der Stange nach der Extrusion bearbeitet?
Der Stab wird normalerweise geschält oder gedreht, um die oxidierte Oberflächenschicht zu entfernen, dann nach Bedarf gerichtet und geglüht.
F: Welche Tests werden an extrudierten Stäben durchgeführt?
Chemische Analyse, Zugprüfung, Härte, Ultraschallprüfung und Maßprüfungen, ausgewiesen im Werkszertifikat.
