Ist Inconel härter als Titan?
Inconel
Inconel ist der Handelsname einer Reihe von Nickel-Chrom-Hochtemperaturlegierungen, die von Specialty Metals hergestellt werden. Es ist extrem temperaturbeständig und kann Temperaturen von ca. 2,{3}} Grad F (abhängig von der Legierung) standhalten, ohne an Festigkeit zu verlieren. Es funktioniert auch bei niedrigen Temperaturen gut.
Zusätzlich zu den Eigenschaften bei extremen Temperaturen verfügt Inconel über hervorragende mechanische Eigenschaften bei Raumtemperatur. Inconel 725 hat beispielsweise eine Zugfestigkeit von bis zu 180 ksi, was der doppelten Festigkeit von Baustahl entspricht. Einige Inconel-Legierungen, wie zum Beispiel Inconel 718, sind ausscheidungsgehärtet, was ihre Festigkeit weiter erhöht. Inconel ist außerdem äußerst beständig gegen Korrosion, einschließlich Oxidation, Lochfraß, Spaltkorrosion und Korrosionsrissbildung.
Die Eigenschaften von Inconel machen es zu einem wertvollen Metall für den Einsatz unter anspruchsvollsten Bedingungen. Allerdings ist es, wie die meisten Superlegierungen, deutlich teurer als gewöhnliche Metalle wie Stahl, Aluminium und Titan.
Bearbeitung von Inconel
Die Festigkeit von Inconel macht es zu einem wertvollen Material für den Einsatz unter extremen Bedingungen, macht es aber auch schwierig zu bearbeiten. Es ist sehr hart und neigt bei der Bearbeitung zur Kaltverfestigung, wodurch Schneidwerkzeuge beschädigt und das Werkstück verformt werden können.
Das Spannungsabbauen von Inconel durch die Behandlung mit einer Lösung vor der Bearbeitung trägt dazu bei, die Oberflächenhärte zu reduzieren und die Kaltverfestigung zu begrenzen, wodurch die Belastung und der Verschleiß des Werkzeugs reduziert werden. Schneidwerkzeuge aus Keramik werden empfohlen, da sie schnelle, kontinuierliche Schnitte ermöglichen und die Kaltverfestigung minimieren. Es ist auch wichtig, Picken zu vermeiden, die die Kaltverfestigung erhöhen.
Schweißen von Inconel
Die meisten Inconel-Legierungen sind schwer zu schweißen, da die Schweißnähte leicht brechen. Einige Inconel-Legierungen sind jedoch so konzipiert, dass sie schweißbar sind. Diese werden typischerweise WIG (Wolfram-Inertgas) geschweißt und verwenden Inconel 625 (die am einfachsten zu schweißende Inconel-Legierung) als Schweißzusatz. Während beim WIG-Schweißen normalerweise kein Zusatzstoff erforderlich ist, wird es für das Inconel-Schweißen empfohlen, da es sehr schwierig ist, zwei Teile ohne Rissbildung zu verschmelzen.
Inconel-Anwendungen
Aufgrund seiner hohen Chemikalien- und Hochtemperaturbeständigkeit eignet sich Inconel gut für eine Vielzahl von Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, der Öl- und Gasindustrie sowie der Schifffahrt. Zu den häufigsten Anwendungsfällen für Inconel gehören:
Abgase von Strahltriebwerken.
Turbine.
Auspuffrohrverbinder.
Stapel von Fackeln.
Erdgaspipeline.
Schiffspropellerblätter.
Verbindungselemente für die Luft- und Raumfahrt sowie die Schifffahrt.
Schwere Maschinenteile.
Inconel ist ein ideales Material, wenn extreme Temperaturen und Korrosionsbeständigkeit erforderlich sind, insbesondere wenn hohe Temperaturen die Festigkeit und Oxidationsbeständigkeit anderer Metalle verringern würden.
Titan
Titan ist ein elementares Metall mit einem extrem hohen Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und eignet sich daher für Anwendungen wie Strukturkomponenten in der Luft- und Raumfahrt, bei denen Gewichtsreduzierung von entscheidender Bedeutung ist. Titan ist etwa so stark wie Stahl, aber nur halb so schwer. Allerdings sind diese Eigenschaften mit einem höheren Preis verbunden als bei gängigeren Metallen wie Aluminium und Stahl, obwohl es im Allgemeinen viel billiger ist als Inconel.
Titan reagiert bei Umgebungstemperatur nicht mit Sauerstoff und Wasser. Titan bildet wie Inconel eine passivierende Oxidschicht auf seiner Oberfläche, um das Material zu schützen. Dadurch ist Titan äußerst korrosionsbeständig und sogar beständig gegen starke Säuren wie Schwefel- und Salzsäure. Darüber hinaus ist Titan biokompatibel und ungiftig, sodass es in vielen medizinischen Anwendungen eingesetzt werden kann.
Titan ist in zwei Qualitäten erhältlich: handelsübliches Reintitan und legiertes Titan. Die häufigste Legierung ist Ti 6Al-4V, die mit Aluminium und Vanadium legiert ist und etwa die Hälfte des weltweit verwendeten Titans ausmacht. Diese und andere Titanlegierungen sind härter, fester und/oder leichter zu bearbeiten als reines Titan. Kommerziell reines (CP) Titan ist weicher und duktiler als Titanlegierungen, weist jedoch eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit auf.
Titanverarbeitung
Die Eigenschaften, die Titan zu einem so nützlichen Metall machen, erschweren auch die maschinelle Bearbeitung. Titan ist wie Inconel anfällig für Kaltverfestigung. CP-Titan ist bei der Bearbeitung außerdem sehr klebrig und bildet lange, kontinuierliche Späne, die die Schneidwerkzeuge beeinträchtigen. Diese Eigenschaft macht es auch anfällig für Verschleiß. Dies lässt sich reduzieren, indem viel Hochdruckkühlmittel verwendet wird, um die Späne schnellstmöglich zu entfernen und die Werkzeugnuten sauber zu halten.
Vermeiden Sie bei der Bearbeitung von Titanlegierungen Schnittunterbrechungen und halten Sie das Werkzeug beim Kontakt mit dem Werkstück stets in Bewegung. Übermäßiger Kontakt kann zu Werkzeugreibung führen, übermäßige Hitze erzeugen und zur Kaltverfestigung führen. Durch die Bearbeitung bei niedrigeren Geschwindigkeiten und höheren Vorschüben kann die Wärmeentwicklung deutlich reduziert werden.
Während Inconel sehr hart und steif ist, ist Titan flexibler, sodass das Werkstück einen starken Halt und eine möglichst stabile Maschineneinstellung erfordert. Titan und seine Legierungen sind sehr elastisch, was bei der Bearbeitung zu Rückfederung und Rattern führen und zu einer schlechten Oberflächengüte führen kann.
geschweißtes Titan
Titan und seine Legierungen lassen sich gut schweißen. Die Techniken und Geräte zum Schweißen von Titan ähneln denen, die zum Schweißen anderer hochwertiger Metalle wie Edelstahl oder Nickelbasislegierungen verwendet werden. Bei Titan muss jedoch mehr auf Sauberkeit und Schutz vor Inertgasen geachtet werden als bei anderen Metallen. Luftverschmutzung kann Titanschweißnähte zerstören.
Titananwendungen
Die mechanischen Eigenschaften von Titan, insbesondere sein Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, sind in der Luft- und Raumfahrt- und Automobilindustrie sehr nützlich. Ti 6AL-4V macht fast die Hälfte aller Legierungen aus, die in Luft- und Raumfahrtanwendungen verwendet werden. Aufgrund seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität wird es auch häufig in der Medizinindustrie eingesetzt.
Zu den häufigsten Anwendungen von Titan gehören:
Flugzeugmotor und Rahmen.
Rüstung.
Kriegsschiff.
Raumfahrzeug.
Rakete.
Fahrwerk.
Auspuff.
Künstliche Gelenke.
Hardware zur Fixierung oder Reparatur von Knochen.
Implantierbare medizinische Geräte.
Sportausrüstung.
