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So nutzen Sie die mechanischen und physikalischen Eigenschaften von Titan bei der Herstellung von Titanplatten und Titanrohren
2024-10-11

(1) Der Elastizitätsmodul von Titan ist im Vergleich zu seiner Zugfestigkeit relativ niedrig. Deshalb muss beim Press- und Walzvorgang eine große Rückprallreserve berücksichtigt werden. Wegen des niedrigeren Elastizitätsmoduls haben Titanteile einen etwas größeren Querschnitt als identische Stahlteile, um die gleiche Stabilität zu erreichen.

 (2) Titan lässt sich leicht bearbeiten. Angesichts seiner Bissneigung (größer als bei Edelstahl) und seiner geringen Wärmeleitfähigkeit müssen jedoch die allgemein verwendeten Bearbeitungstechnologien und die Gestaltung von Gewinde und Auflagefläche verbessert werden. Es sind zumindest starre Werkzeugmaschinen und scharfe Werkzeuge erforderlich, die bei langsamer Bearbeitung ein großes Schnittvolumen aufweisen und Raum für Späne lassen. Außerdem wird die Verwendung einer großen Menge Kühlschmiermittel empfohlen.

 (3) Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Titan beträgt 75 % des von Kohlenstoffstahl. Bei der Konstruktion und Herstellung der Geräte muss der Notwendigkeit der Kombination der beiden Materialien besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden.  

(4) Da Titan ein aktives Metall ist, verbindet es sich bei Temperaturen über 600 °C leicht mit dem Sauerstoff in der Luft. Daher wird eine langfristige Verwendung von Titan über dieser Temperatur im Allgemeinen nicht empfohlen. 

(5) Wenn die Temperatur von industriell reinem Titan 150–200 °C überschreitet, nimmt die mechanische Festigkeit schnell ab. 

(6) Die Diffusionsrate von Wasserstoff in Titan ist schneller als die von Sauerstoff. Daher sollte der verwendete Heizofen vor der Wärmebehandlung eine mikrooxidierende Atmosphäre aufweisen. Dadurch entsteht zwar ein relativ dünner Oxidfilm, aber die tiefe Verschmutzung, die durch Wasserstoff verursacht werden kann, wird vermieden.

(7) Relativ weiche reine Titanplatten lassen sich nach einer Glühbehandlung leicht kalt verformen; das harte industrielle reine Titan und Ti2.5Cu müssen bei mittleren Temperaturen verarbeitet werden, und die beste Verarbeitungstemperatur für Ti6Al4V liegt bei 600 bis 700 °C.

(8) Die Verbundplatte kann durch Sprengschweißen zwischen dünnen Titanplatten und dicken Stahlplatten erhalten werden, die zur Herstellung von Hochdruck- und Hochtemperaturbehältern und Wärmetauschern verwendet werden können. Es ist jedoch wirtschaftlich nicht rentabel, sie als Alternative zu monolithischem Titan oder verpackten, mit Titan ausgekleideten Platten zu verwenden.