Umformung von Reintitanblechen 

Das hexagonale Kristallgitter von Titan verfügt bei Raumtemperatur nur über eine Gleitrichtung und auch die mechanische Zwillingsbildung führt nur zu geringen Abgleitungen. Aus diesem Grund ist eine Kaltumformung der Titanwerkstoffe nur in gewissen Grenzen möglich. Die Reintitanwerkstoffe Werkstoff-Nr. 3.7025, 3.7035 und 3.7055 sind kaltumformbar. Bei Umformungen zwischen 2 und 5 % ist für die Werkstoffe 3.7035 und 3.7055 ein Erwärmen auf 200°C bis max. 500°C zu empfehlen. Größere Umformungen sind grundsätzlich in diesem Temperaturbereich und Umformungen an dem Werkstoff 3.7065 bei Temperaturen über 650°C vorzunehmen.

Das Streckgrenzenverhältnis R_p0,2 zu R_m ist im Vergleich zu anderen gebräuchlichen Umformwerkstoffen relativ hoch. Bei Umformvorgängen ist deshalb mit einem hohen elastischen Anteil zu rechnen, der insbesondere bei der Kaltverformung von Blechen zu großen Rückfederungen führt.

Der Rücksprungwinkel bei der Kaltverformung beträgt im Falle des Werkstoffes 3,7025 etwa 5 bis 8°.

In der Umformzone entsteht dabei ein Eigenspannungszustand, der aus Zug- und Druckeigenspannungen besteht. Bei Belastung oder Temperaturbeaufschlagung des Bauteils kann es durch Kriechen zu eventuellen Formabweichungen kommen.

Durch Spannungsarmglühen können die beim Kaltumformen entstandenen Eigenspannungen abgebaut werden. Ein Weichglühen bei ca. 700 °C (oberhalb der Rekristallisationstemperatur) macht darüber hinaus die Verfestigung rückgängig. Auf ein Weichglühen nach Umformungen über 5 % kann, unabhängig von der Umformungstemperatur nur verzichtet werden, wenn nachgewiesen werden kann, dass die mechanischen Eigenschaften nach DIN 17860 eingehalten werden. Nach der Umformung des Werkstoffes 3.7065 ist grundsätzlich ein Weichglühen vorzusehen. Für die Durchführung von Wärmebehandlungen ist die DIN 65084 maßgebend.

Der Reintitanwerkstoff 3.7025 ist als einziger Titanwerkstoff tiefziehfähig. Die härteren Rein-Titanwerkstoffe erfordern beim Biegen, Drücken, Abkanten, Falzen usw. größere Radien und höhere Kräfte. Bei der Auswahl des Umformverfahrens sind die zu verarbeitenden Blech-dicken der einzelnen Verfahren zu berücksichtigen. Anhaltswerte für die einzuhaltenden Mindestbiegradien sind in der DIN/NL 9003 Teil 3 zusammengestellt. Diese Norm gibt die kleinstzulässigen Biegehalbmesser bei einem Biegewinkel von 90° in Abhängigkeit von dem Werkstoff und der Blechdicke an. Die dort empfohlenen Mindestbiegeradien sind einzuhalten, da es sonst zu Anrissen auf der Oberfläche des umgeformten Teiles und bei starken Umformgraden auch zum Bruch des Teiles kommen kann.

Die Umformergebnisse werden durch eine gute und gleichmäßige Schmierung stark verbessert. Bei der Blechumformung lassen sich beim Tiefziehen und beim Streckziehen durch eine Beschichtung der Bleche mit Tiefziehfolien größere Ziehverhältnisse ohne Werkstoffversagen erzielen.

Die Umformgeschwindigkeit sollte so gering wie möglich gewählt werden.

Bei der Warmumformung sollte auf eine gleichmäßige Erwärmung und auf eine ausreichend lange Vorwärmzeit (ca. 0,5 - 1 h) geachtet werden.

Da ab ca. 200 °C eine Gasaufnahme von Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff eintritt, die eine Versprödung des Werkstoffs verursacht, sind geeignete Schutzmaßnahmen zu treffen.

Erfolgt das Umformen von Hand, kann das Werkstück vorher z. B. unter leicht oxidierender Flamme autogen erwärmt werden.

Entstandene leichte Anlauffarben lassen sich durch Beizen in Mischsäure (HNO3/HF) entfernen.

Falls auf hydraulischen Pressen umgeformt werden soll, muss das Werkzeug angewärmt werden, da die Masse des Werkzeuges in den meisten Fällen um ein Vielfaches größer ist als die des Werkstückes. Zudem sollten die Werkzeuge genügend abgerundete Kanten und eine polierte Oberfläche aufweisen.

Als Schmiermittel für die Blechumformung haben sich bei Raumtemperatur u. a. spezielle Tiefziehfolien, bei erhöhter Temperatur kolloidaler Graphit sowie die üblicherweise gebräuchlichen Heißpressfette mit Graphit- oder Molybdändisulfidzusätzen bewährt.

Weitere Einzelheiten zur Umformung von Titan und Titanlegierungen können Sie den nachfolgend aufgeführten Veröffentlichungen entnehmen: