Soorten titaniumlegeringen die worden gebruikt bij het gieten van investeringen

Hoewel licht en sterk, is titanium moeilijk te bewerken, te lassen en te vormen. Dat maakt investeringsgieten de beste manier om onderdelen in dit metaal te produceren.

In deze blogpost leggen we uit:

• Waarom titanium vaak het voorkeursmateriaal is voor onderdelen voor veeleisende omgevingen
• Wat het onderscheidt van andere metalen
• Waarom het een investering zou moeten zijn
• Titaniumlegeringen voor investeringsgieten

Sterk, licht en corrosiebestendig

Hoewel titanium in de 18e eeuw werd ontdekt, maakten een hoog smeltpunt (3.020° F of 1.660° C) en de neiging om te reageren met zuurstof de verwerking moeilijk. Pas in de jaren 60 werd het gebruikt in de meest uitdagende ruimtevaarttoepassingen.

De lucht- en ruimtevaartindustrie houdt van titanium omdat het maar een beetje zwaarder is dan aluminium en toch meer dan twee keer zo sterk. Het is ook bestand tegen scheuren en vermoeidheid en vertoont zeer weinig kruip, waardoor het ideaal is voor casco-componenten.

Twee andere opvallende kenmerken zijn corrosiebestendigheid en biocompatibiliteit. Een zelfherstellende oxidelaag op de huid, die zich gedraagt ​​als die op aluminium, helpt tegen aanvallen van zout water en de meeste andere chemicaliën (hoewel het geen sterke zuren zijn). Dit maakt het het voorkeursmetaal voor gebruik in ontziltingsinstallaties en vooral bij ontzilting warmtewisselaars.

Bovendien betekent biocompatibiliteit dat het een metaal is dat zonder nadelige effecten in mensen kan worden geïmplanteerd.

Titanium-uitdagingen

Naast het hoge smeltpunt is titanium moeilijk om mee te werken omdat het gemakkelijk reageert met zuurstof en moeilijk te bewerken is.

Reactiviteit wordt aangepakt door smelten en gieten onder vacuüm. Lassen is echter een groot probleem, omdat het erg moeilijk is om lucht volledig uit te sluiten.

Bewerkbaarheidsproblemen komen voort uit de "gummy" aard van het metaal. In plaats van soepel over het snijgereedschap te schuiven, heeft het de neiging om te kleven. Dit veroorzaakt vreten waardoor de standtijd drastisch wordt verkort.

Beleggingsgieten:de beste manier om titaniumcomponenten te vormen

Investeringsgieten is een bijna-netvormproces dat onder vacuüm kan worden uitgevoerd. Dit voorkomt reacties met zuurstof, elimineert de noodzaak van lassen en minimaliseert machinale bewerking.

Investeringsgieten begint met een wasreplica van het te gieten onderdeel. De was is bedekt met een keramische slurry die opdroogt tot een harde schaal. De was wordt vervolgens gesmolten, waardoor er een holte overblijft waarin gesmolten titanium onder vacuüm wordt gegoten. Zodra het stolt, wordt de schaal weggebroken om het gegoten deel te onthullen.

Het investeringsgietproces is in staat tot een hoge geometrische nauwkeurigheid en reproduceert natuurgetrouw fijne oppervlaktedetails. Ondersnijdingen, dunne wanden en verzonken elementen zijn mogelijk en bewerkingstoeslagen kunnen erg klein zijn. Dit vermogen om complexe vormen te produceren, vermijdt de noodzaak om kleinere stukken aan elkaar te lassen.

Titaniumlegeringen voor het gieten van investeringen

Titanium is verkrijgbaar in een aantal commercieel zuivere kwaliteiten en vier hoofdtypen legeringen. Legering, voornamelijk met aluminium, molybdeen, vanadium en niobium, wordt gedaan om de corrosieweerstand, kruipweerstand en lasbaarheid te verbeteren.

De vier legeringen zijn:

• 6AL-4V
• 6AL-4V ELI
• 3AL 2.5
• 5AL-2.5Sn

Hiervan is 6AL-4V de meest gegoten. Naast veelvuldig gebruik in de lucht- en ruimtevaart, maakt de weerstand tegen corrosie in zout water het een favoriet voor scheepsschroefassen en ontziltingswarmtewisselaars.

6AL-4V ELI wordt beschouwd als een titaniumlegering van chirurgische kwaliteit, omdat het een uitzonderlijk goede biocompatibiliteit heeft en tevens bestand is tegen vermoeidheid.

3AL 2.5 is de meest lasbare titaniumsoort. Het is ook zeer corrosiebestendig en wordt vaak gekozen voor onderdelen die worden gebruikt in chemische processen bij hoge temperaturen, zoals warmtewisselaars.

Casco-toepassingen vereisen een zeer hoge kruipweerstand, waarin 5AL-2.5Sn uitblinkt. Een hoge sterkte-gewichtsverhouding is een andere reden om titanium te gebruiken.

Titanium-investeringscasting van Impro

Titanium biedt tal van voordelen ten opzichte van andere metalen, maar is moeilijk te bewerken, te lassen en te vormen. De beste manier om onderdelen in titanium te produceren is door middel van investeringsgieten, wat nauwkeurige, bijna netvormgeometrieën oplevert met dunne wanden en fijne details.

Voor sommige toepassingen worden commercieel zuivere soorten gebruikt, maar het is gebruikelijker om titanium te gebruiken dat is gelegeerd met aluminium en andere elementen. Afhankelijk van de exacte samenstelling verbetert dit het gietgedrag en de kruip- en corrosieweerstand.

De meeste titanium onderdelen zijn gegoten uit de 6AL-4V legering, maar in sommige toepassingen kunnen andere legeringen beter werken. Als een van de toonaangevende investeringsgietbedrijven kan Impro u adviseren welke legering het beste aansluit bij de behoeften van uw producten. Neem contact met ons op voor meer informatie.