Welches Wolfram ist am besten zum Titanschweißen geeignet?

Titan hat eine eigentümliche Natur. Es gilt als futuristisch und teuer, dabei ist Titan das neunthäufigste Element in der Erdkruste und das siebthäufigste Metall. Tatsächlich ist es so verbreitet, dass Titanoxide in Sonnenschutzmitteln und als Pigment in weißer Farbe verwendet werden. Nur die reine metallische Form von Titan ist selten. Das Metall bindet leicht Sauerstoff, und folglich kann Titan nur durch elektrolytische Reduktion des Erzes gewonnen werden. In dieser Hinsicht ist es Aluminium sehr ähnlich, und tatsächlich hat Titan eine ähnliche Entwicklung durchlaufen wie Aluminium.

Innerhalb weniger Jahrzehnte hat sich Titan von einem nahezu ausschließlich in streng geheimen Luft- und Raumfahrtprojekten verwendeten Teil zu einem Teil entwickelt, das in maßgefertigten Autoteilen zum Einsatz kommt. Aufgrund seines unglaublich hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses und seiner ausgezeichneten Korrosionsbeständigkeit wird Titan in Zukunft noch viel häufiger eingesetzt werden. Es wird bereits häufig für anspruchsvolle Projekte eingesetzt und oft mit dem Wolfram-Inertgas-Schweißverfahren (WIG) geschweißt. Ein entscheidender Faktor für die Erfüllung der anspruchsvollen Spezifikationen eines solchen Projekts ist die Auswahl des besten Wolframs für das Titanschweißen.

Schweißen von Titan und Titanlegierungen

Das Schweißen von Titan stellt eine Herausforderung dar, da das Metall für die meisten Branchen neu ist und viele Schweißer keine Erfahrung im Schweißen von Titan haben. Wenn Schweißer lediglich auf ihre Erfahrungen mit anderen Metallen zurückgreifen, laufen sie Gefahr, falsche Annahmen über den Prozess des Titanschweißens zu machen. Jeder Schweißer, der vom Stahlschweißen zum Aluminiumschweißen übergegangen ist und vergessen hat, seine Maschineneinstellungen zu überprüfen, sollte sich des Risikos sehr wohl bewusst sein. Zwei Hauptmerkmale unterscheiden das Schweißen von Titan vom Schweißen bekannterer austenitischer Metalle wie Nichtrostender Stahl und Nichteisenmetalle wie Aluminium.

1. Reaktivität gegenüber der Atmosphäre. Titan reagiert beim Erhitzen sehr stark mit der Atmosphäre, sodass nicht nur das geschmolzene Metall, sondern die gesamte Wärmeeinflusszone mit Inertgas abgeschirmt werden muss. Dies liegt daran, dass Stickstoff, ebenso wie atmosphärischer Sauerstoff und Wasserstoff, sich mit Titan verbinden kann und dadurch nicht nur die Schweißnaht, sondern auch das umgebende Metall im Werkstück verunreinigt. Aus diesem Grund ist es notwendig, Titan mit reinem Argon als Schutzgas, einer expandierten Gaslinse und einem Wurzelschutzgas zu schweißen.
2. Wärmebedarf beim Schweißen. Der zweite wesentliche Unterschied besteht darin, dass zum Schweißen von Titan mehr Hitze benötigt wird als bei den meisten anderen Metallen. Der Wärmebedarf ist jedoch nur geringfügig höher als der für das Schweißen von Nichtrostendem Stahl erforderliche. Obwohl der Schweißer sich dessen bewusst sein sollte, stellt dies beim Titanschweißen kein ernsthaftes Hindernis dar.

Diese beiden Faktoren spielen eine Rolle bei der Wahl des Wolframelektrodentyps und des Wolfram-Schleifwinkels, den ein Schweißer für die Bearbeitung von Titan auswählt. Es ist außerdem zu beachten, dass Titan mit einer Wolframelektrode mit flacher Spitze geschweißt werden sollte, bei der die Spitze abgeflacht ist. Dies trägt dazu bei, das Risiko von Wolfram-Einschlüssen zu verringern. Titan ist ein bevorzugtes Metall für Anwendungen mit hoher dynamischer Beanspruchung und in korrosiven Umgebungen, und Wolfram-Einschlüsse in Schweißnähten stellen bei diesen Anwendungen ein Problem dar.

Das beste Wolfram zum Titanschweißen

Bei der Auswahl des besten Wolframs für das Titanschweißen muss berücksichtigt werden, dass eine gleichbleibend hohe Temperatur an der Schweißnaht aufrechterhalten werden muss, während gleichzeitig die Wärmeeinflusszone so schmal wie möglich gehalten werden muss. Die zum Schweißen von Titan erforderliche hohe Hitze ist der erste und wichtigste Faktor bei der Auswahl der richtigen Wolframelektrode für das Schweißen von Titan. Es ist wichtig, eine Wolframelektrode zu verwenden, die der hohen Hitze standhält, die zum Schweißen von Titan erforderlich ist, ohne dass Wolfram in die Schmelze gelangt oder spritzt, was zu Schweißfehlern führt. Das bedeutet, Wolfram mit einem anderen Element zu legieren, das es ihm ermöglicht, höheren Temperaturen besser standzuhalten. Titan wird üblicherweise mit Gleichstrom (DC) und nicht mit Wechselstrom (AC) geschweißt, was die Auswahl an verwendbaren Wolframelektroden auf DC-kompatible Elektroden beschränkt. Es gibt drei gängige Typen von Wolframelektroden, die zum Schweißen von Titan passend sind, wie in der folgenden Tabelle dargestellt.

Neben diesen Typen von Stabelektroden gibt es auch spezielle Wolframelektroden, bei denen das Wolfram mit weniger standardisierten Materialien legiert wird, beispielsweise mit einer Mischung aus Seltenerdmetallen. Diese Elektroden lassen sich nicht den üblichen Farbcodes zuordnen und erfüllen ganz spezifische Aufgaben. Sie könnten die beste Typ von Wolframelektroden für bestimmte, hochspezialisierte Titan-Schweißprojekte sein.

Beim Schweißen von Titan gilt die Faustregel: Je höher der Anteil an Oxiden im Wolfram ist, desto besser. Ein höherer Oxidanteil trägt dazu bei, die Wärme an der Schweißnaht zu halten und gleichzeitig Wolfram-Spritzer und Einschlüsse zu verhindern. Der andere entscheidende Faktor bei der Auswahl des besten Wolframs für das Titanschweißen ist der Wolfram-Schleifwinkel. Eine scharfe Verjüngung der Wolframspitze maximiert die Eindringtiefe und minimiert gleichzeitig die Breite der Wärmeeinflusszone. Dies trägt dazu bei, eine Versprödung der Titanoberfläche während des Schweißens zu verhindern und gewährleistet, dass das Schutzgas den Bereich schützt und eine Verbindung von Stickstoff mit dem Metall verhindert.

Titan ist ein Metall mit unglaublichem Potenzial. Allerdings birgt es auch seine ganz eigenen Herausforderungen, insbesondere beim Schweißen. Bei der Bearbeitung von Titan und der Suche nach dem besten Wolfram für das Titanschweißen ist es ratsam, Schweißer und Schweißingenieure aufzusuchen, die über Fachkenntnisse in Bezug auf das Metall und die Entwicklung von Schweißparametern für diese Projekte verfügen.

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