Neben der klassischen Flugzeugbaulegierung Ti6Al4V gewinnt das neue Material Ti5553 (Ti5Al5V-5Mo3Cr) an Bedeutung. Der Hauptvorteil dieses Highend-Werkstoffs ist eine erhöhte Warmfestigkeit. Eine extrem schlechte Wärmeleitfähigkeit (Ti6Al4V = 7,56 W/mK, Stahl Ck45 = 51,9 W/mK), ein vergleichsweise niedriger Elastizitätsmodul (Ti6Al4V =110 kN/mm2, Stahl Ck45 = 210 kN/mm2) und eine ausgeprägte Neigung zum Kleben erschweren die Ti-Zerspanung. Ti6Al4V ist eine Alpha-Beta-Legierung mit ausgeglichenem Verhältnis der Gefügeanteile. Ti5553 hat dagegen einen höheren Beta-Anteil. Bei 430 Grad C beträgt die Festigkeit von Ti5553 etwa 900 N/mm2. Die Neigung zum Kleben wird durch die Beta-Gefügeanteile verstärkt. Aufgrund dieser Tatsachen erfordert die professionelle Titanzerspanung optimierte Werkzeuge, wie beispielsweise das Vollhartmetall-Schaftfräser-Duo Protostar Ti40 und Ti45 von Walter, Tübingen, (DE). Der Ti40 ist ein Schruppwerkzeug mit Innenkühlung, der Ti45 ein Schlichtwerkzeug. Der Ti40 führt beim Schruppen von Ti6Al4V mindestens zu einer Verdoppelung des Zerspanungsvolumens. Titangeeignete Hartmetallsubstrate steigern Zerspanvolumen. Die Vollhartmetall-Fräser Ti40 und Ti45, werden aus einem extrem zähen, relativ schwingungsunempfindlichen Hartmetall hergestellt. In Versuchen wurde das Material Ti5553 zerspant. Das Probewerkstück hatte eine Festigkeit von 1400 N/mm2 und eine Brinellhärte von 430. Als Testwerkzeug kam ein Protostar-Ti40-Fräser mit 16 mm Durchmesser und z = 4 zum Einsatz. Der Werkstoff Ti5553 verlangt eine Reduzierung der Schnittgeschwindigkeit um rund 50 %. In der Tendenz zeigt sich, dass beim Vollnutfräsen eher mehr reduziert werden muss, beim seitlichen Schlichten kann es weniger sein. Große Zerspanvolumina erfordern Wendeschneidplattenwerkzeuge. Die aktuellen Benchmarkschneidstoffe von Walter sind Tigertec-Qualitäten mit PVD-Aluminiumoxidbeschichtung. WSM35 mit hoher Verschleißfestigkeit für gute Bearbeitungsbedingungen und WSP45 mit hoher Zähigkeit für schwierige Bedingungen. Bei Ti5553 zeichnet sich die PVD-Tigertec-Sorte WSP45 aufgrund ihres hohen Zähigkeitspotenzials als 1. Wahl ab. Speziell für Aerospace-Anwendungen der Titanlegierungen wurde die Geometrie G77 konzipiert, deren Besonderheit ein großer Spanwinkel von 20 Grad ist. Der Entwicklung ist es gelungen, die Tigertec-Technik, die PVD-Beschichtungstechnik, eine hoch positive Geometrieform und eine spezielle Kantenverrundung zu bündeln, z. B. in Gestalt neuer Wendeplatten der Form ADGT (Eckfräser, Igelfräser) und ROX (Rundplattenfräser).
Komplexe Werkstücke aus Titan effizient zerspanen
MM - Maschinenmarkt. Das IndustrieMagazin ; 24 ; 54-57
2010
4 Seiten, 6 Bilder
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German
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