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Rostfrei, Titan & Co.
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Leicht, resistent und biokompatibel:
Titan gefällt

In der Natur relativ häufig vorkommend, aber selten in Reinform, ist die Gewinnung von Titan mit einem komplizierten Herstellungsprozess verbunden. Dies macht aus Titan ein teures und exklusives Produkt.

Es sind seine Eigenschaften, die dieses Element in der heutigen Industrie dennoch zu einem begehrten Rohstoff machen. In Reinform gut dehnbar, mit einer hohen Festigkeit bei einer kleinen Dichte (60% im Vergleich zu Stahl) ist Titan gleichzeitig korrosions- und temperaturbeständig. Auch seine Verträglichkeit im Kontakt mit dem menschlichen Körper ist hervorragend.

Unterschieden werden hauptsächlich zwei Kategorien: Titanlegierungen, wo das Titan in Verbindungen mit anderen Metallen auftritt, und reines Titan, das nur einen kleinen Teil an Verunreinigungen enthält.

Die Charakteristiken

Titanlegierungen (Grad 5 und höher)

  • Materialbeispiel: TiAl6V4 (3.7165)
  • Korrosionsschutz: hoch
  • Säurebeständigkeit: gut
  • Gute mechanische Eigenschaften (Zugfestigkeit)
  • Zähigkeit: hoch auch bei tiefen Temperaturen
  • Spezifische Dichte: klein
  • Wärmeleitfähigkeit: niedrig
  • Nicht magnetisch
  • Bioverträglichkeit: sehr gut
  • Zerspanbarkeit: mittel bis schwierig
  • Haupteinsatzgebiete: Uhren- und Schmuck, Medizintechnik, Luft- und Raumfahrt, Turbinenbau, Motorsport
  • Materialkosten: hoch

Reines Titan (Grad 1-4)

  • Materialbeispiel: Grade 2 (3.7035)
  • Korrosionsschutz: hoch
  • Säurebeständigkeit: gut
  • Gute mechanische Eigenschaften (Zugfestigkeit)
  • Zähigkeit: hoch auch bei tiefen Temperaturen
  • Spezifische Dichte: klein
  • Wärmeleitfähigkeit: niedrig
  • Nicht magnetisch
  • Bioverträglichkeit: ausgezeichnet
  • Zerspanbarkeit: schwierig
  • Haupteinsatzgebiete: Medizintechnik (Implantate), Luft- und Raumfahrt, Uhren und Schmuck
  • Materialkosten: hoch

Die Herausforderung

Bei allen Werkstoffen aus Titan (rein oder legiert) ist die schlechte Wärmeleitung eine der zentralen Herausforderungen. Die bei der Zerspanung entstehende Wärme bleibt am Werkzeug, die Schneiden erhitzen sich, das Risiko für einen Schneideckenausbruch ist hoch. Darunter leiden die Standzeit des Werkzeuges und die Prozesssicherheit.

Wer dennoch gute Zerspanungsraten erreichen will, kommt am Thema „Kühlung“ nicht vorbei. Das Thema Kühlung ist auch wichtig, da Titan bei erhöhtem Druck oder bei Temperaturen über 300° (reagiert mit Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff), zu brennen beginnt. Dieses Risiko ist noch erhöht bei einem Unterbrechen der Kühlung. Die hohe Elastizität ist vor allem bei reinem Titan ein Thema (Grade 1 – 4). Sie erfordert eine hohe Scherkraft und führt zu hoher Schneidenbelastung. Die Späne schiefern sich auf und fliessen nur zäh und verkleben. Scharfe Kanten wären hier richtig, doch das bedeutet hoher Verschleiss und hohes Risiko für einen Schneideckenausbruch.

Die Lösung

Die Kühlung

Genau wie bei rostfreien Stählen ist die Kühlung der zentrale Faktor, der über den Erfolg bei der Zerspanung von Titan entscheidet. Sie ist der beste Garant dafür, dass keine Überhitzung des Werkzeuges an den Schneiden stattfindet. Bei den „crazy“ Produkten von Mikron Tool ist sie, wenn immer möglich, im Werkzeug integriert, sei es mittels Kühlkanälen bis an die Spitze des Werkzeuges, sei es im Schaft mit Austritt des Kühlmittels am Konus.

Das Hartmetall

  • Die von Mikron Tool verwendeten Hartmetalle für die Bearbeitung von Titan sind resistent gegen Wärmeschock und verfügen gleichzeitig über eine hohe Biegefestigkeit sowie Bruchzähigkeit.

 Die Geometrie

  • Die Geometrie ist so ausgelegt, dass trotz der hohen Zähigkeit des Materials keine hohen Schnittkräfte notwendig sind, das Werkzeug über eine hohe Stabilität verfügt und die Schneiden einen guten Spanbruch garantieren bei gleichzeitig guter Späneabfuhr aus der Zerspanungszone.

 Die Beschichtung

  • Die meisten Produkte sind mit einer temperatur- und oxidationsresistenten Beschichtung versehen, die sich auszeichnen durch einen hohen Widerstand gegen Verschleiss sowie eine tiefe Adhäsion zu Metallen. Eine Ausnahme bildet der Mikro-Tieflochbohrer CrazyDrill Flex, der dank seiner speziell auf Titan ausgerichteten Geometrie auf eine Beschichtung verzichten kann. 

 Der Bearbeitungsprozess

  • Der empfohlene Bearbeitungsprozess entspricht bei Mikron Tool immer den Resultaten, die aufgrund von praktischen Tests erarbeitet wurden. Dabei wurde darauf geachtet, ein bestmögliches Verhältnis von Bearbeitungszeit, Prozesssicherheit und Standzeit zu erzielen. Konkret bedeutet das: möglichst hohe Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeiten, die gleichzeitig eine gute Kühlung der Schneiden erlauben und den regelmässigen Spänefluss fördern.

Die Anwendungsbereiche

Luft- und Raumfahrt
Turbinen-Energie
Medizintechnik
Zahntechnik
Uhrenindustrie
Schmuck
Chemie
Automobil
  • Luft- und Raumfahrt: Triebwerkteile
  • Energietechnik: Turbinenbau, Flügelschrauben (engl. Impeller)
  • Medizintechnik: Implantate, Knochenschrauben, Geräte
  • Dentaltechnik: Implantate
  • Uhren und Schmuckindustrie: Uhrengehäuse, Armbänder
  • Chemische Industrie: Rohrleitungen und Behälter
  • Automotive: Motorenteile v. a im Rennsport

Anwendungsbeispiele:

Medizintechnik

Absaugkanüle für Augenoperationen (z.B. Tieflochbohrung Ø 0.6 mm (.0024”) / 30 mm (1.181”) tief in Titan Grade 5, TiAl6V4)

Implantat (z.B. Fräsen einer Knochenplatte Ø 3.5 mm (.138”) in reinem Titan, Grade 2)

Knochenschraube (z.B. zentrale Bohrung im Kern Ø 2 mm (.0787”) / Bohrtiefe 60 mm (2.362”) in Titanlegierung Grade 5)

Chirurgische Zange (z.B. rückseitiges Entgraten Kopf-Ø 4.6 mm (.181”) in Titanlegierung Grade 5)

Dentaltechnik

Zahnimplantat (z.B. Fräsen einer Kanalaussparung mit innengekühltem Sonderfräser)

Energietechnik / Turbinenbau

Flügelrad (engl. Impeller) (z.B. Fräsen Ø 2 mm (.0878”) in Titan Grade 5)

Luft- und Raumfahrt

Mittelstück Fahrwerk (z.B. Reiben in unterschiedlichen Durchmessern / Lochtiefe 60 mm (2.362”) in Titan Grade 6)

Elektronik

Träger für Lichtwellenleiter (z.B. Mikrobohrung Ø 0.127 mm (.005”) / Bohrtiefe 1.27 mm (.049”) in Titanlegierung Grade 5)

Die Produkte

Mikron Tool bietet eine Palette von standardisierten Werkzeugen, die speziell für die Zerspanung von sogenannt schwierigen Materialien entwickelt wurden und sich für die Bearbeitung von Titan und Titanlegierungen eignen.  

Vielfältig sind auch die Möglichkeiten von kundenspezifischen Werkzeugen wie Bohrer, Stufenbohrer, Fräser, Reiber, Entgratwerkzeuge, Drehwerkzeuge, Formwerkzeuge und kombinierte Werkzeuge.

  • Zentrieren im Durchmesserbereich von 0.3 bis 6 mm (.0118" bis .2362"), Zentrierwerkzeug mit Innenkühlung

CrazyDrill Twicenter

  • Pilotbohren im Durchmesserbereich von 0.1 bis 1.2 mm (.0039" bis .0472"), Bohrtiefe bis 3 x d

CrazyDrill Flexpilot Titanium

  •  Pilotbohren im Durchmesserbereich von 0.4 bis 6 mm (.0157" bis .2362"), Bohrtiefe bis 2 x d

CrazyDrill Pilot

  • Pilotbohren in unregelmässigen, schrägen und gekrümmten Oberflächen im Durchmesserbereich von 0.4 bis 6 mm (.0157" bis .2362")

CrazyDrill Crosspilot

  • Bohren im Durchmesserbereich von 0.4 bis 6 mm (.0157" bis .2362"), Bohrtiefe bis 7 x d

CrazyDrill Steel

  • Tieflochbohren im Durchmesserbereich von 1 bis 6 mm (.0393" bis .2362"), Bohrtiefe bis 40 x d, Bohrer mit Innenkühlung

CrazyDrill Cool XL

  • Mikrotieflochbohren im Durchmesserbereich von 0.1 bis 1.2 mm (.0039" bis .0472"), Bohrtiefe bis 50 x d, Bohrer mit und ohne Innenkühlung

CrazyDrill Flex Titanium

  • Fräsen im Durchmesserbereich von 0.3 bis 6 mm (.0118" bis .2362"), zylindrisch und torisch, Frästiefen bis 5 x d, Fräser mit Innenkühlung

CrazyMill Cool Zylindrisch & Torisch

  • Kopier- und Wandungsfräsen mit Vollradiusfräser im Durchmesserbereich von 0.3 bis 8 mm (.012“ bis .315“), Frästiefe bis 5 x d, Fräser mit Innenkühlung

CrazyMill Cool Vollradius

  • Anfasen und Entgraten vorder- und rückseitig im Durchmesserbereich von 0.4 bis 6 mm (.0157" bis .2362")

CrazyMill Chamfer

  • Kundenspezifische Werkzeuge im Durchmesserbereich von 0.1 bis 32 mm (.0039" bis 1.2598")

Kundenspezifische Werkzeuge 

Je nach Anwendung eignen sich auch andere Werkzeuge der CrazyLinie für die Bearbeitung von Titan und Titanlegierungen. Kontaktieren Sie uns hier, um mehr über diese Möglichkeiten zu erfahren.  

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