Die Herausforderung beim Titanbohren
Titan ist aufgrund seiner hohen Elastizität und Zugfestigkeit ein schwer zu bearbeitendes Material. Eine der größten Herausforderungen ist die zähe Verformbarkeit von Titan, die das Verklemmen des Bohrers begünstigt. Materialverklebungen an den Schneiden und Führungsfasen der Bohrer erhöhen die Schnittkräfte und können zu Schäden an den Schneidkanten führen. Die schlechte Wärmeleitfähigkeit des Titans trägt zusätzlich dazu bei, dass sich in der Schneidzone hohe Temperaturen bilden, was die Werkzeuge belastet und deren Lebensdauer verkürzt.
Die Spanbildung stellt eine weitere Schwierigkeit dar, da Titan-Späne dazu neigen, sich im Bohrer zu verdichten, was den Späneabfluss behindert und häufig zu Bohrerbrüchen führt. Besonders kritisch wird die Situation bei erhöhten Bohrtiefen im Verhältnis zum Durchmesser (über 3xD), da hier der Druck auf die Schneiden und die Gefahr von Materialverklebungen und Bohrerbrüchen steigen. Hohe Temperaturen in der Schneidzone führen ab 600°C zur Erweichung der Cobalt-Bindematrix im Hartmetall, was die Stabilität und Standzeit des Werkzeugs erheblich vermindert.
Lösungsansätze für das Bohren in Titan
Um die beschriebenen Herausforderungen zu meistern und Werkzeugsicherheit zu gewährleisten, können Sie bestimmte Strategien und angepasste Werkzeuge einsetzen:
Werkzeugspezifische Bohrer:
- Schneidengeometrie: Verwenden Sie Bohrer mit speziell entwickelten Geometrien für Titan, die eine optimale Spanabfuhr und reduzierte Reibung bieten.
- Kühlkanäle: Große Kühlkanäle in den Bohrern verbessern die Wärmeableitung und verringern somit die thermische Belastung der Schneidwerkzeuge.
- Hartmetall und Beschichtungen: Bohrer aus hochwertigem Hartmetall mit verschleißfesten und oxidationsbeständigen Beschichtungen minimieren Materialverklebungen und verlängern die Werkzeuglebensdauer.
Optimierte Bohrgeometrien:
Reintitan und Legierungen: Setzen Sie unterschiedliche Bohrergeometrien für Reintitan (3xD und 6xD) und legierte Titanwerkstoffe (bis zu 10xD) ein, um auf die unterschiedlichen Materialeigenschaften optimal einzugehen.
Angepasste Bohrparameter:
- Schnittgeschwindigkeit und Vorschub: Passen Sie diese Parameter an die spezifischen Anforderungen des Titans an, um die thermische Belastung zu minimieren und die Standzeit des Werkzeugs zu erhöhen.
- Kühlung und Schmierung: Eine ständige Kühlung ist entscheidend. Nutzen Sie Kühlflüssigkeiten, die effizient Wärme abführen und ausreichend schmieren.
Werkzeugführung und Entspannung:
Pilotbohrer und mehrfaches Entspanen: Bei tiefen Bohrungen empfiehlt sich der Einsatz von Pilotbohrern und das wiederholte Entspanen, um die Späne regelmäßig zu entfernen und die Hitzeentwicklung zu reduzieren.
Durch experimentieren mit diesen Ansätzen können Sie die Herausforderungen beim Titanbohren besser bewältigen, die Werkzeugstandzeiten erhöhen und die Oberflächenqualität Ihrer Bohrungen verbessern.
Unterschiedliche Titansorten berücksichtigen
Berücksichtigen Sie bei der Bearbeitung unbedingt, ob es sich um Reintitan (Grad 1-4) oder legiertes Titan (Grad 5 und höher) handelt.
- Reintitan (Grad 1–4): Dieses Material ist hoch korrosionsbeständig, weist jedoch geringere mechanische Festigkeiten auf. Es wird häufig in korrosionskritischen Anwendungen verwendet. Hier sollten Sie Bohrer verwenden, die kontrollierte Spanabfuhr und Prozessstabilität gewährleisten.
- Legiertes Titan (Grad 5 und höher): Diese Sorte hat eine hohe mechanische Festigkeit, jedoch eine geringere Duktilität, was sie weniger dehnbar und spröder macht. Ihre Anwendung findet legiertes Titan vor allem in Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt. Verwenden Sie hier Bohrer, die speziell für höhere Festigkeiten konzipiert sind.
Die Wahl des geeigneten Bohrers und die Anpassung der Bohrparameter entsprechend der Titansorte sind entscheidend für den Erfolg beim Bearbeiten dieses anspruchsvollen Materials. Achten Sie stets auf die besonderen Anforderungen des spezifischen Titans, um beste Ergebnisse zu erzielen.
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