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Fine Tubes

Nahtlose Titanrohre für Spezialanwendungen herstellen

| Autor/ Redakteur: Brian Mercer / Stefanie Michel

Komponenten aus Titan liegen im Trend, denn sie sind leicht, biokompatibel und korrosionsunempfindlich. Doch das Bearbeiten von Titan ist anspruchsvoll.

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Bild 1: Die Nachfrage nach Titanrohren steigt stark, doch die Verarbeitung des Materials und die Herstellung der kaltgezogenen Rohre sind eine Herausforderung.
Bild 1: Die Nachfrage nach Titanrohren steigt stark, doch die Verarbeitung des Materials und die Herstellung der kaltgezogenen Rohre sind eine Herausforderung.
(Bild: Fine Tubes)

Beim Herstellen von nahtlosen, kaltgezogenen Rohren ist deshalb große Genauigkeit und Erfahrung nötig, weil viele Einsatzbereiche eine Nullfehlertoleranz erfordern. Titan hat sich in den vergangenen Jahren in vielen Bereichen zu einem wichtigen Werkstoff entwickelt. So ersetzen die Automobilindustrie, die Luftfahrt, die Energiebranche, die chemische Industrie und die Medizintechnik den guten alten Stahl immer häufiger durch Titan. Allein beim britischen Präzisionsrohrhersteller Fine Tubes stieg die Nachfrage nach nahtlosen Titanrohren in den vergangenen zehn Jahren um 134 %. So wie Fine Tubes stehen damit viele Zulieferunternehmen dieser Industriezweige vor neuen Herausforderungen. Denn bei der Verarbeitung des Elements mit der Ordnungszahl 22 zu Produkten wie beispielsweise Rohren gibt es einige Dinge zu beachten.

Beim Ziehen schützen Reduktionsvorgänge vor Porosität oder Materialbruch

Für alle drei gängigen Legierungen unverbundenes Titan, Ti 6AI/4V (mit Aluminium, Vanadium und Eisen) und Ti 3AI/2,5V (mit geringerem Aluminium- und Vanadiumanteil) gilt: In der Verarbeitung sind sie sehr anspruchsvoll. Insbesondere Präzisionsrohre für Spezialanwendungen (Bild 2), wie Fine Tubes sie herstellt, stellen die Produktion vor große Herausforderungen. Da die nahtlosen Rohre kalt gezogen werden (Bild 3), schützen nur sorgfältig durchgeführte Reduktionsvorgänge vor Porosität oder gar Materialbruch. Denn Titan lässt sich zwar bei Raumtemperatur zu Blechen walzen. Jede weitere Umformung ist aufgrund der hexagonalen, kugelförmigen Kristallstruktur des Metalls (Alpha-Titan) jedoch schwierig.

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Erst bei einer Temperatur von 882 °C bildet sich eine kubisch raumzentrierte Kristallstruktur (Beta-Titan) heraus, die für die Umformung vorteilhafter ist. Dagegen steht, dass Titan bei hohen Temperaturen seine oxidische Schutzschicht verliert. So reagiert Titan bei Temperaturen oberhalb von 550 °C mit Chlor, ab 880 °C sogar mit Sauerstoff. In Legierungen wie beispielsweise mit Aluminium, Vanadium oder Molybdän verbessert sich das korrosive Verhalten des Titans und seine mechanischen Eigenschaften zwar spürbar, dennoch bedarf es für die Umformung in der Regel dreier Schritte, in denen Fine Tubes die Legierungen zu nahtlosen Rohren kalt zieht. Zwischen den einzelnen Bearbeitungsphasen wird der Werkstoff immer wieder erhitzt, um die kugelförmige Kristallstruktur aufzuweichen und die Formbarkeit zu erhöhen. Dieser Prozess des Wechsels von Kaltziehen und Erhitzen verlangt große Genauigkeit und Erfahrung (Bild 1). Denn der spätere Einsatz als medizinische Implantate oder in Flugzeugteilen verlangt eine Nullfehlertoleranz. Auch deshalb werden bei Fine Tubes sämtliche Rohre vor der Auslieferung einer intensiven Qualitätsprüfung unterzogen.

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