Beide Titansorten lassen sich gut mit dem WIG-Schweißverfahren verschweißen, der Schweißaufwand ist jedoch beim Schweißen von Titan der Güteklasse 2 im Vergleich zu Titan der Güteklasse 5 unterschiedlich. Reines Titan der Güteklasse 2 lässt sich problemlos schweißen, mit einem breiten Prozessfenster und hoher Toleranz gegenüber Verunreinigungen. Titan der Güteklasse 5 (Ti-6Al-4V) kann nur mit strenger Wärmeeinbringungskontrolle, rigoroser Schutzgasabdeckung und üblicherweise einer Wärmebehandlung nach dem Schweißen verschweißt werden.
Ein Instandhaltungsleiter in einer Chemieanlage musste diese Erfahrung auf die harte Tour machen. Er hatte für eine Meerwasserleitung Stahl der Güteklasse 5 bestellt, da im Datenblatt „stärkere Legierung“ angegeben war. Anschließend musste er mit ansehen, wie sein Schweißteam mit Farbabweichungen, Nacharbeiten und einem gerissenen Prüfkörper, der den Biegetest nicht bestand, zu kämpfen hatte. Nachdem die Konstruktionsabteilung die Leitung mit Stahl der Güteklasse 2 und ERTi-2-Schweißzusatzwerkstoff neu spezifiziert hatte, waren die Schweißnähte bereits beim ersten Durchgang silbern, und die Leitung läuft seit drei Jahren ohne Ausfall.
In diesem Leitfaden erklären wir ausführlich das Schweißen von Titan der Güteklassen 2 und 5 : Welche Güteklasse lässt sich leichter schweißen und warum? Welcher Schweißzusatzwerkstoff ist zu verwenden? Wie schweißt man die jeweilige Güteklasse mit Schutzgas? Wie verbindet man die beiden Güteklassen miteinander? Und wie prüft man die fertige Schweißnaht? Am Ende wissen Sie genau, was Ihr Schweißverfahren beinhalten muss.
Wichtige Erkenntnisse
- Titan der Güteklasse 2 lässt sich wesentlich leichter schweißen als Titan der Güteklasse 5. Es handelt sich um einphasiges Alpha-Titan mit einem breiteren Schweißfenster, einer Dehnung von etwa 20 % und einer etwa 2- bis 3-fach höheren Wärmeleitfähigkeit, wodurch es größere Schwankungen bei Hitze und Schutzgasen verträgt.
- Güteklasse 5 (Ti-6Al-4V) ist zwar schweißbar, aber anspruchsvoll. Es erfordert sorgfältige Schutzgasanwendung, kontrollierte Wärmeeinbringung, Zwischenlagentemperaturen von ca. 150–200 °C und üblicherweise eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen, um die Duktilität wiederherzustellen.
- Wählen Sie den Schweißzusatzwerkstoff passend zum Grundwerkstoff: ERTi-2 für Güteklasse 2 und ERTi-5 für Güteklasse 5. Um Güteklasse 2 mit Güteklasse 5 zu verschweißen, folgen Sie der schwächeren Seite und verwenden Sie ERTi-2.
- Titan reagiert mit Luft oberhalb von etwa 426°C (800°F), daher benötigt jede Schweißung eine Schutzgasabdeckung, eine Nachlaufschutzgasabdeckung und eine Spülung der Rückseite mit hochreinem Argon (99.995 % oder besser).
- Die Schweißnahtfarbe dient der Qualitätskontrolle. Helles Silber bis helles Strohgelb bedeutet ordnungsgemäße Abschirmung; blau, violett, grau oder weiß deuten auf Verunreinigungen und Nacharbeit hin.
Kann man Titan der Güteklassen 2 und 5 schweißen?
Ja. Titan der Güteklasse 2 und 5 ist schweißbar und kann auch als unterschiedliche Güteklasse miteinander verschweißt werden. Die Unterschiede liegen im Schwierigkeitsgrad und der Prozesskontrolle, nicht in der Schweißbarkeit an sich.
- Schweißen der Güteklasse 2 ist problemlos möglich. Reines Titan (CP) ist die unkomplizierteste Sorte innerhalb der Familie, weshalb es bei der Herstellung von Schweißkonstruktionen für die chemische Industrie, die Schifffahrt und Wärmetauscher weit verbreitet ist.
- Schweißnähte der Güteklasse 5 unterliegen strengeren Kontrollen. Ti-6Al-4V erzeugt starke Schweißnähte, aber nur bei sorgfältiger Durchführung des Schweißvorgangs.
- Es wurden Verbindungen ungleichartiger Typen der Güteklassen 2 bis 5 nachgewiesen. Luft- und Raumfahrtunternehmen verbinden Bleche der Güteklasse 2 mit Stringern der Güteklasse 5 als maßgeschneiderte Schweißzusätze mittels Elektronenstrahl-, Laser- und Widerstandspunktschweißen. Die Kombination ist auch mit TIG und ERTi-2-Zusatzwerkstoff schweißbar.
Ein weit verbreiteter Irrglaube besagt, dass Titan nicht geschweißt werden kann. Das Gegenteil ist der Fall. Titan lässt sich unter Schutzgasatmosphäre sehr sauber schweißen. Die Fehler entstehen durch Verunreinigungen, nicht durch den Lichtbogen. Sobald die Schutzgasatmosphäre kontrolliert wird, verhalten sich beide Titansorten vorhersehbar.
Warum beim Titanschweißen Schutzgas benötigt wird
Titan ist oberhalb von etwa 426 °C (800 °F) ein extrem reaktives Metall. Es reagiert mit Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff aus der Atmosphäre, und diese Reaktionen zerstören die Schweißnaht.
Das schädlichste Produkt ist die Alpha-Phase. Sauerstoff ist ein starker Alpha-Stabilisator, und wenn heißes Titan ihn aufnimmt, bildet sich eine harte, spröde Oberflächenschicht, die sogenannte Alpha-Phase. Diese weist eine geringe Duktilität und Bruchzähigkeit auf und kann in einer ansonsten einwandfrei aussehenden Schweißnaht Ermüdungsrisse verursachen. Sauerstoff kann ab etwa 250 °C, Wasserstoff ab etwa 400 °C und Stickstoff ab etwa 600 °C aufgenommen werden, sodass die Kontamination bereits weit unterhalb der Schweißtemperatur beginnt.
Diese eingelagerten Zwischengitteratome verzerren das Kristallgitter des Titans. Sie erhöhen Härte und Festigkeit, beeinträchtigen aber Plastizität und Zähigkeit. Wasserstoff kann zudem spröde Titanhydrid-Plättchen bilden. Aus diesen Gründen werden Titanschweißungen unter vollständiger Schutzgasatmosphäre durchgeführt, und die Schweißnaht muss bis zum Abkühlen auf unter etwa 425 °C geschützt bleiben.
Titan benötigt zudem weniger Hitze als Stahl. Es wird „so kalt wie möglich“ geschweißt, wodurch die Schutzgasisolierung umso wichtiger wird, da der Spielraum für Fehler sehr gering ist. Einen umfassenderen Überblick über das Verhalten von Titan innerhalb der verschiedenen Güteklassen finden Sie in unserer Titangütetabelle und in unseren Leitfäden zu den Titaneigenschaften.
Titan Grad 2 vs. Titan Grad 5: Vergleich der Schweißbarkeit
Die folgende Tabelle fasst die Unterschiede der beiden Schweißklassen zusammen. Die physikalischen Unterschiede sind die Grundlage für alle weiteren Ausführungen in diesem Artikel.
| Schweißfaktor | Gütegrad 2 (CP Ti, R50400) | Güteklasse 5 (Ti-6Al-4V, R56400) |
|---|---|---|
| Notentyp | Handelsrein (alpha) | Alpha-Beta-Legierung (6 % Al, 4 % V) |
| Relative Schweißbarkeit | Ausgezeichnetes, breites Fenster | Gute, strenge Prozesskontrolle |
| Typischer Füllstoff (AWS A5.16) | ERTi-2 (UNS R50120) | ERTi-5 (UNS R56400) |
| Bruchdehnung | ~ 20% | ~10–14 % |
| Wärmeleitfähigkeit | 15–22 W/m·K | 6.5–7.2 W/m·K |
| Wärmekonzentration in der Schweißzone | Niedrig (breitet sich schnell aus) | Hoch (Konzentrate) |
| Kontaminationstoleranz | Höher | Senken |
| Wärmenachbehandlung | Normalerweise nicht erforderlich | Üblicherweise erforderlich für kritische oder ermüdungsbeanspruchte Schweißnähte |
| Typische Schweißanwendungen | Chemische Verarbeitung, Meerwasser, Wärmetauscher | Luft- und Raumfahrt, tragende und zyklische Komponenten |
Warum Güteklasse 2 leichter zu schweißen ist
Titan der Güteklasse 2 ist kommerziell reines Titan, im Wesentlichen einphasiges Alpha-Titan mit etwa 99 % Titananteil. Seine Festigkeit wird durch interstitiellen Sauerstoff und nicht durch Legierungselemente bestimmt, sodass sich beim Abkühlen keine Beta-Phasenumwandlungsprodukte in der Schweißnaht bilden.
Diese Einfachheit verleiht Güteklasse 2 zwei praktische Vorteile. Erstens absorbiert seine höhere Duktilität (ca. 20 % Dehnung) die Schwindspannungen einer abkühlenden Schweißnaht, ohne dass es zu Rissen kommt. Zweitens leitet seine Wärmeleitfähigkeit (ca. 15–22 W/m·K) die Wärme von der Fügestelle weg, sodass das Schmelzbad und die Wärmeeinflusszone kleiner und weniger konzentriert bleiben.
Das Ergebnis ist ein großer Schweißbereich. Geringfügige Abweichungen bei Stromstärke, Schweißgeschwindigkeit oder Schutzgas werden toleriert. Daher werden Rohre und Leitungen aus Titan der Güteklasse 2 vor Ort auf Chemie- und Entsalzungsanlagen geschweißt, oft mit tragbaren WIG-Schweißgeräten. Unser Leitfaden zu Titan der Güteklasse 2 bietet einen umfassenden Überblick über die Materialeigenschaften und Anwendungsbereiche.
Warum die Güteklasse 5 (Ti-6Al-4V) strengere Kontrollen erfordert
Güteklasse 5 ist eine Alpha-Beta-Legierung, die durch etwa 6 % Aluminium und 4 % Vanadium verstärkt ist. Diese chemische Zusammensetzung ergibt eine etwa dreifache Festigkeit im Vergleich zu Güteklasse 2, führt aber zu einem veränderten Schweißverhalten.
Beim Abkühlen kann die Schweißzone einer Alpha-Beta-Legierung härtere, weniger duktile Gefüge bilden. Legierung 5 leitet Wärme zudem nur mit etwa 6.5–7.2 W/m·K, also nur einem Drittel des Wertes von Legierung 2. Dadurch konzentriert sich die Wärme in der Fügestelle. Diese Konzentration erhöht das Risiko von Überhitzung, Kornwachstum und Verunreinigungen genau in dem Bereich, der am schwersten abzuschirmen ist.
Aus diesen Gründen erfordert das Schweißen von Titan der Güteklasse 5 eine sorgfältige Prozesskontrolle: saubere Oberflächen, hochreines Schutzgas, kontrollierte Wärmeeinbringung, Zwischenlagentemperaturen von ca. 150–200 °C und häufig eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen. Das Schweißgut selbst weist eine geringere Duktilität als das Grundmaterial auf, weshalb eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) üblicherweise vorgeschrieben ist. Wenn Ihre Konstruktion durch Festigkeit oder Dauerfestigkeit begrenzt ist, erläutern Ihnen der Leitfaden für Titan der Güteklasse 5 und unser Festigkeitsvergleich zwischen Güteklasse 5 und Güteklasse 2, wann sich der zusätzliche Aufwand lohnt.
Auswahl des Zusatzwerkstoffs: ERTi-2 vs. ERTi-5
Die Auswahl des Schweißzusatzwerkstoffs folgt in erster Linie einer Regel: Der Zusatzwerkstoff muss auf den Grundwerkstoff abgestimmt sein, damit die Schweißnahtchemie konstant bleibt. Die Standardkombinationen nach AWS A5.16 sind einfach.
| Unedles Metall | Passender Füllstoff (AWS A5.16) | Typischer Service |
|---|---|---|
| Grad 2 (CP-Titan) | ERTi-2 (UNS R50120) | Korrosionsschutz, chemische und maritime Fertigung |
| Klasse 5 (Ti-6Al-4V) | ERTi-5 (UNS R56400) | Hochfeste Schweißnähte für Strukturbauteile und die Luft- und Raumfahrt |
| Klassen 2 bis 5 (unähnlich) | ERTi-2 (Regel der schwächeren Seite) | Maßgeschweißte und Übergangsverbindungen |
ERTi-2 ist ein hochreiner CP-Schweißzusatzwerkstoff mit engen Toleranzen für interstitielle Ionen. Er bietet gute Schweißbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis und ist daher der Standard-Schweißzusatzwerkstoff für korrosionsbeständige Schweißanlagen.
ERTi-5 enthält die chemische Zusammensetzung der Legierung mit einem Aluminiumgehalt von ca. 5.5–6.75 % und einem Vanadiumgehalt von ca. 3.5–4.5 %. Es ist der Standard für hochfeste Strukturschweißungen und reagiert beim Schweißen etwas empfindlicher, weshalb die gleiche Sorgfalt beim Schweißen wie beim Grundwerkstoff erforderlich ist.
Die Schwächerseitenregel für Schweißverbindungen ungleicher Werkstoffe
Beim Schweißen von Werkstoff der Güteklasse 2 mit Werkstoff der Güteklasse 5 ist die Verbindung nur so fest wie der schwächere Werkstoff (Güteklasse 2). Daher empfiehlt es sich, die schwächere Seite zu berücksichtigen und ERTi-2-Schweißzusatzwerkstoff anstelle von ERTi-5 zu verwenden. Die Verwendung des festeren Zusatzwerkstoffs erhöht die Festigkeit einer Verbindung mit Werkstoff der Güteklasse 2 nicht und führt zu höheren Kosten und Empfindlichkeit.
Dies ist keine Theorie. Hersteller in der Luft- und Raumfahrtindustrie verbinden Bleche der Güteklasse 2 mit Stringern der Güteklasse 5 zu maßgeschneiderten Schweißzusätzen und kombinieren so die Umformbarkeit der Güteklasse 2 mit der Festigkeit der Güteklasse 5. Sowohl Elektronenstrahl- als auch Faserlaserschweißen sind für diese Verbindungen qualifiziert. Wenn Sie die beiden Güteklassen verbinden, klären Sie das Verfahren mit dem Materialhersteller und lassen Sie es vor der Produktion gemäß AWS D17.1 oder ISO 15614-5 qualifizieren.
WIG-Schweißen von Titan: Parameter und Schutzgaskonfiguration
Das Wolfram-Inertgas-Schweißen (WIG) ist das Standardverfahren für Titan. Beim Titanschweißen wird meist Gleichstrom mit negativer Elektrodenpolarität (DCEN) und Hochfrequenzzündung, eine Gaslinse für einen gleichmäßigen Gasfluss und eine größere Schweißdüse als bei Stahl verwendet.
Abschirmung: Fackel-, Nachlauf- und Rückspülung
Titan benötigt eine dreischichtige Abschirmungsstrategie, da das Metall reaktiv bleibt, bis es unter etwa 425°C abkühlt.
- Taschenlampenschutz. Hochreines Argon mit mindestens 99.995 % (Argon 4.6) wird benötigt, für kritische Anwendungen ist 99.999 % (Argon 5.0) ideal. Der typische Brennerdurchfluss liegt bei 15–20 CFH.
- Heckschild. Die Schweißnaht hinter dem Brenner bleibt heiß und ist anfällig. Eine nachlaufende Schutzvorrichtung erweitert die Argonatmosphäre um einige Zentimeter hinter den Brenner, um das abkühlende Metall zu schützen.
- Rückwärtsreinigung. Ungeschützt oxidiert die Schweißwurzel von unten. Bei Rohren und Leitungen sollte das Innere mit Argon gespült werden. Bei kritischen Anwendungen ist der Sauerstoffgehalt bis zum Abkühlen der Verbindung unter 20 ppm zu halten.
Nach Erlöschen des Lichtbogens muss die Gaszufuhr mindestens 10 Sekunden lang aufrechterhalten werden, damit das heiße Metall nicht mit Luft in Berührung kommt. Verunreinigungen entstehen leicht und sind schwer zu erkennen. Öl, Fingerabdrücke, verschmutzter Schweißdraht, feuchte Gummischläuche und Werkzeuge, die zuvor mit Kohlenstoffstahl in Kontakt gekommen sind, können allesamt Fehler verursachen. Verwenden Sie ausschließlich für Titan entfettete Werkzeuge und Drähte.
Stromstärke und Zwischenpasstemperatur
Titan wird kalt geschweißt. Als erste Anleitung für das manuelle WIG-Schweißen von dünnem Blech:
| Materialstärke | Ungefähre Stromstärke |
|---|---|
| 1.5mm | 40 70-A |
| 3.0mm | 90 130-A |
| 6.0mm | 160 220-A |
Um das Kornwachstum in der Wärmeeinflusszone zu kontrollieren, sollte die Zwischenlagentemperatur bei oder unter 150–200 °C liegen. Wenn Sie geschweißte Titanbauteile für korrosionsbeständige Anwendungen herstellen und diese mit den von uns verarbeiteten Edelstahlsorten vergleichen möchten, unterstützt Sie unser Team für kundenspezifische Bearbeitung gerne bei der Bewertung von Alternativen.
Schweißnahtfarbenprüfung: Was Ihre Schweißnaht Ihnen verrät
Die Schweißnahtfarbe ist die schnellste Qualitätsprüfung für Titan. Die Farbe entsteht dort, wo das Metall Temperaturen über etwa 450 °C ausgesetzt war, und gibt somit Aufschluss darüber, ob die Schutzgase die Schweißnaht während des gesamten Abkühlzyklus geschützt haben.
| Schweißnahtfarbe | Bedeutung | Action |
|---|---|---|
| Helles Silber | Richtige Abschirmung | Akzeptieren |
| Helles Strohgelb / Hellgold | Geringe Kontamination | Im Allgemeinen akzeptabel |
| Hellblau | Leichte Verunreinigung | Bewerten; oft akzeptabel im nicht kritischen Dienstleistungsbereich |
| Dunkelblau/Lila | Sauerstoff- oder Stickstoffverunreinigung | Überarbeiten oder entfernen |
| Grau / weiß pudrig | Schwere Kontamination, Alpha-Fall | Entfernen und neu verschweißen |
Wenn die Schweißnaht dunkelblau, violett, grau oder weiß erscheint, hat die Schutzgasabdeckung versagt und das Metall ist versprödet. Schleifen oder bearbeiten Sie den betroffenen Bereich ab und schweißen Sie mit korrekter Gasabdeckung neu. Eine silber- bis strohgelbe Färbung bei einer Probeschweißung bestätigt, dass die Schutzgasabdeckung korrekt eingestellt ist, bevor Sie mit den Serienschweißungen beginnen.
Wärmebehandlung nach dem Schweißen: Wann sie bei Werkstoff der Güteklasse 5 erforderlich ist
Bei der Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) unterscheiden sich Güteklasse 2 und Güteklasse 5 in der Praxis am stärksten.
Güteklasse 2 erfordert im Allgemeinen keine Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) für Korrosionsschutzanwendungen. Die Schweißnaht kühlt zu einer duktilen Alpha-Struktur ab, und die gute Verträglichkeit des Materials ermöglicht es, die meisten Bauteile direkt nach dem Schweißen in Betrieb zu nehmen oder einer Druckprüfung zu unterziehen.
Bei Legierungen der Güteklasse 5 verhält es sich anders. Die Schweißzone von Ti-6Al-4V kühlt zu einem härteren, weniger duktilen Gefüge ab als das Grundmaterial. Die beim Schweißen entstehenden Eigenspannungen können kritische oder ermüdungsbeanspruchte Verbindungen anfällig für Rissbildung machen. Spannungsarmglühen oder -glühen nach dem Schweißen stellt die Duktilität wieder her, baut Eigenspannungen ab und verbessert die Dauerfestigkeit. Daher beinhalten Schweißverfahren für tragende Bauteile der Güteklasse 5 fast immer eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT).
Ein uns bekannter Fertigungsbetrieb musste diese Erfahrung machen, als bei einer Charge von Ti-6Al-4V-Halterungen während der Belastungsprüfung Risse an der Schweißnaht auftraten. Die Schweißnähte sahen sauber und silbern aus, doch der Betrieb hatte die Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) aus Zeitgründen ausgelassen. Ein erneuter Glühprozess beseitigte die Eigenspannungen und stellte die Duktilität wieder her; die erneut geprüften Halterungen bestanden die Prüfung. Die Lehre daraus: Bei Werkstoffen der Güteklasse 5 sind die zusätzlichen Arbeitsschritte unerlässlich.
Schweißanwendungen: Wo jede Güteklasse ihre Stärken hat
Die Güteklasse, die Sie für eine Schweißkonstruktion wählen, sollte dem Versagensmodus entsprechen, gegen den Sie die Konstruktion auslegen.
- Für Anwendungen im Bereich der Schweißkorrosion ist Güteklasse 2 geeignet. Chemische Anlagen, Entsalzungsanlagen, Schiffsrohrleitungen und Wärmetauscher werden aus Stahl der Güteklasse 2 gefertigt, da dieser Stahl gut schweißbar und korrosionsbeständig ist und vor Ort repariert werden kann. Dank seiner guten Schweißbarkeit bleiben die Fertigungskosten niedrig.
- Wählen Sie Güteklasse 5 für Schweißnahtfestigkeit und Dauerfestigkeit. Bei Luft- und Raumfahrtstrukturen, hochbelastbaren Halterungen und zyklischen Bauteilen ist die strengere Schweißung der Güteklasse 5 gerechtfertigt, da die Legierung bei ähnlicher Dichte etwa die dreifache Festigkeit aufweist.
Bevor Sie sich für eine Schweißkonstruktion entscheiden, sollten Sie die Kosten der beiden Güteklassen vergleichen , da Materialpreis und Fertigungsaufwand oft gemeinsam die Güteklasse bestimmen.
Wenn Ihre Anwendung korrosionsbedingt ist und Sie Titan mit wirtschaftlicheren Schweißwerkstoffen abwägen, ist Edelstahl 316L die gängige Alternative. DAPU liefert Produkte und Rohre aus Edelstahl 316L , die die meisten Anwendungen im Bereich der geschweißten Fluidförderung abdecken – und das zu einem Bruchteil der Kosten von Titan.
Sie sind sich nicht sicher, ob Ihre Schweißkonstruktion überhaupt Titan benötigt? Unser technisches Beratungsteam unterstützt Ingenieure beim Vergleich von Werkstoffgüten und -materialien anhand der tatsächlichen Einsatzbedingungen, nicht nur anhand der Katalogangaben.
Häufig gestellte Fragen
Kann man Titan der Güteklasse 2 mit Titan der Güteklasse 5 verschweißen?
Ja. Titan der Güteklassen 2 und 5 kann als unterschiedliche Güteklassen miteinander verschweißt werden. Beim WIG-Schweißen sollte ERTi-2-Schweißzusatzwerkstoff verwendet und die schwächere Seite als Schweißnaht gewählt werden, da die Verbindung nicht fester als Titan der Güteklasse 2 ist. In der Luft- und Raumfahrtindustrie werden die beiden Güteklassen auch mittels Elektronenstrahl- und Laserschweißen zu maßgeschneiderten Rohlingen verbunden.
Welche Titansorte lässt sich am einfachsten schweißen?
Güteklasse 2 ist am einfachsten zu verarbeiten. Es handelt sich um einphasiges, kommerziell reines Titan mit einem größeren Schweißfenster, höherer Duktilität und einer etwa 2- bis 3-fach höheren Wärmeleitfähigkeit als Güteklasse 5. Es verträgt größere Schwankungen bei der Wärmezufuhr und der Abschirmung als die Legierung.
Ist Titan schwer zu schweißen?
Titan ist nicht so schwer zu schweißen wie Stahl. Es reagiert oberhalb von etwa 426 °C mit Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff und erfordert daher eine vollständige Schutzgasabdeckung mit Schweißbrennerschutz, Nachlaufschutz und Spülung von hinten. Bei korrekter Schutzgasabdeckung lässt sich Titan sauber verschweißen.
Welches Schweißzusatzmaterial verwendet man zum Schweißen von Titan?
Verwenden Sie den Schweißzusatzwerkstoff, der zum Grundwerkstoff passt: ERTi-2 (AWS A5.16) für Güteklasse 2 und ERTi-5 für Güteklasse 5. Bei einer Verbindung unterschiedlicher Güteklassen (Güteklasse 2 und Güteklasse 5) verwenden Sie ERTi-2 und orientieren Sie sich an der schwächeren Seite, da die Schweißnaht nur so fest ist wie der Grundwerkstoff der Güteklasse 2.
Wird Titan der Güteklasse 5 durch Schweißen geschwächt?
Schweißen verringert die Duktilität in der Schweißnahtzone der Güteklasse 5, und das geschweißte Gefüge ist härter und weniger zäh als das Grundmaterial. Eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen stellt die Duktilität wieder her, baut Eigenspannungen ab und verbessert die Dauerfestigkeit. Daher ist sie für kritische Schweißnähte der Güteklasse 5 vorgeschrieben.
Ist für Titan der Güteklasse 5 eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen erforderlich?
Schweißnähte der Güteklasse 5 benötigen in der Regel eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen (PWHT) für tragende oder ermüdungsbeanspruchte Verbindungen, da die Schweißzone beim Abkühlen ein härteres, weniger duktiles Gefüge mit Eigenspannungen bildet. Schweißnähte der Güteklasse 2 benötigen im Allgemeinen keine Wärmebehandlung nach dem Schweißen für Korrosionsanwendungen.
Welches Schutzgas benötigt man zum WIG-Schweißen von Titan?
Verwenden Sie hochreines Argon mit mindestens 99.995 % und idealerweise 99.999 % Reinheit. Titan erfordert eine Schutzgaszufuhr, eine Nachlaufschutzgasleitung hinter der Schweißnaht und eine Spülung der Schweißwurzel von hinten. Der Gasstrom muss so lange aufrechterhalten werden, bis das Metall unter etwa 425 °C abgekühlt ist.
Warum verfärbt sich eine Titanschweißnaht blau?
Eine blaue, violette oder graue Schweißnaht bedeutet, dass die Schutzgasabdeckung versagt hat und das heiße Metall Sauerstoff oder Stickstoff aufgenommen hat. Helles Silber bis helles Strohgelb deutet auf eine ordnungsgemäße Schutzgasabdeckung hin. Dunkelblaue, violette, graue oder weiße Verunreinigungen müssen entfernt und die Schweißung wiederholt werden.
Schweißt man Werkstoff der Güteklasse 2 anders als Werkstoff der Güteklasse 5?
Die Schutzgaskonfiguration ist gleich, die Steuerung jedoch nicht. Schutzgasklasse 2 ermöglicht einen größeren Spielraum mit höherer Toleranz gegenüber Temperatur- und Schutzgasschwankungen. Schutzgasklasse 5 erfordert eine geringere Temperaturkontrolle zwischen den Schweißlagen, eine strengere Schutzgasabschirmung und üblicherweise eine Wärmebehandlung nach dem Schweißen.
Kann Edelstahl geschweißtes Titan im korrosiven Einsatz ersetzen?
Oft ja. Bei chlorid- und chemikalienhaltigen Umgebungen, wo der höhere Preis von Titan schwer zu rechtfertigen ist, lässt sich Edelstahl 316L deutlich leichter schweißen und ist wesentlich kostengünstiger. Wenn Titan aufgrund seines Gewichts, seiner Dauerfestigkeit oder seiner Beständigkeit gegenüber bestimmten Medien gewählt wird, kann keine Edelstahlsorte es vollständig ersetzen.
Fazit
Beim Schweißen von Titan der Güteklasse 2 im Vergleich zu Titan der Güteklasse 5 kommt es auf die Kontrolle, nicht auf die Schweißbarkeit an. Beide Güteklassen lassen sich schweißen, aber Titan der Güteklasse 2 ist die unkompliziertere und praxistauglichere, während Titan der Güteklasse 5 nur mit strenger Schutzgasabdeckung, kontrollierter Wärmeeinbringung und in der Regel einer Wärmebehandlung nach dem Schweißen hohe Festigkeiten erreicht.
Die praktische Schlussfolgerung ist einfach: Verwenden Sie Schweißzusatzwerkstoff der Güteklasse 2 mit ERTi-2, wenn Korrosionsbeständigkeit, Umformbarkeit und einfache Verarbeitung im Vordergrund stehen. Verwenden Sie Schweißzusatzwerkstoff der Güteklasse 5 mit ERTi-5 und einem qualifizierten Wärmebehandlungsverfahren nach dem Schweißen (PWHT), wenn Festigkeit und Dauerfestigkeit den Mehraufwand rechtfertigen. Beim Verschweißen beider Werkstoffe orientieren Sie sich an der schwächeren Seite und verwenden Sie ERTi-2.
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