Die plastischen Umformtechniken für Titanmaterialien umfassen Kalt- und Warmverarbeitungsverfahren, die entscheidende Schritte bei der Umwandlung von Titanbarren in verschiedene verarbeitete Materialien wie Bleche, Stangen, Rohre, Drähte, Profile und Schmiedeteile sind. Diese Methoden formen Titan nicht nur in benutzerfreundliche Formen, sondern verbessern auch seine Mikrostruktur und steigern so die Gesamtleistung.
Die plastische Umformung von Titanwerkstoffen weist besondere Eigenschaften auf, wie z. B. hohe Verformungsbeständigkeit, schlechte Duktilität bei Raumtemperatur, hohes Verhältnis von Streckgrenze zu -Zugfestigkeit, erheblicher Verformungsrückprall und Anfälligkeit für Werkzeuganhaftung. Diese Eigenschaften machen die plastische Umformung von Titanmetall relativ anspruchsvoll und erfordern häufig den Einsatz von Heißverformungstechniken.
Unter den primären plastischen Verformungsverfahren für Titanwerkstoffe nimmt das Schmieden eine bedeutende Stellung ein. Beim Schmieden wird unter dem Einfluss von Schmiedegeräten und Gesenken eine plastische Verformung in Knüppeln oder Gussblöcken herbeigeführt, um geschmiedete Bauteile mit bestimmten geometrischen Abmessungen, Formen und Qualitäten zu erhalten. Neben der Umwandlung von Titanbarren in Halbzeuge wird das Schmieden auch unabhängig bei der Herstellung von Stangen, Schmiedestücken und Gesenkschmiedestücken eingesetzt.
Basierend auf verschiedenen Prozessen kann das Schmieden in konventionelles Schmieden, Präzisionsschmieden und isothermes Schmieden eingeteilt werden. Walzgerüste sind ein weiteres häufig verwendetes plastisches Umformverfahren für Titanwerkstoffe. Dabei wird der Druck rotierender Walzen genutzt, um metallische Materialien kontinuierlich plastisch zu verformen, wodurch gewünschte Querschnittsformen erhalten und deren Eigenschaften verändert werden. Walzverfahren werden üblicherweise bei der Herstellung von Blechen, Stangen, Rohren und Profilen aus Titan und Titanlegierungen eingesetzt.
Beim Extrudieren wird ein Barren in einen Extrusionszylinder gelegt und durch Druck ausgeübt, damit das Metallmaterial aus der Düsenöffnung herausfließt, wodurch Werkstücke mit identischen Querschnittsflächen entstehen. Abhängig von der Richtung des Metallflusses kann das Strangpressen in Vorwärtsfließpressen und Rückwärtsfließpressen unterteilt werden.
Beim Ziehen wird eine Zugkraft auf Metallmaterialien ausgeübt und diese durch die Düsenöffnungen gedrückt, um die gewünschten Querschnittsformen und -abmessungen zu erreichen. Bei der Herstellung von Stangen, Rohren und Drähten werden üblicherweise Ziehverfahren eingesetzt, die in die Kategorien Vollziehen und Hohlziehen unterteilt sind.
Neben den oben genannten plastischen Umformverfahren stellt das Schweißen von Titanlegierungen eine entscheidende Verarbeitungstechnologie dar. Zu den Schweißmethoden gehören Schmelzschweißen, Hartlöten, Festkörperkleben und mechanisches Verbinden, wobei Schmelzschweißen am häufigsten eingesetzt wird. Das Schmelzschweißen unterteilt sich weiter in Lichtbogenschweißen, Elektronenstrahlschweißen und Widerstandsschweißen, wobei das Gas-Wolfram-Lichtbogenschweißen (GTAW), allgemein bekannt als WIG-Schweißen, eine vorherrschende Schweißtechnik ist.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Techniken zur plastischen Umformung von Titanwerkstoffen verschiedene Methoden und Prozesse umfassen, von denen jedes einzigartige Anwendungen und Vorteile bietet. Durch die sorgfältige Auswahl und Anwendung dieser Technologien können vielfältige Formen und Spezifikationen von Titanprodukten effizient hergestellt werden, um den Anforderungen verschiedener Branchen gerecht zu werden.
