Herstellung komplex gebauter Titan-Bauteile mittels temperierter Innenhochdruck-Umformung

Herausforderung

Leichtmetalle wie Titan, Aluminium oder Magnesium bieten insbesondere für den Bereich Mobilität / Fahrzeugbau aufgrund ihrer guten gewichtsbezogenen mechanischen Eigenschaften ein großes Anwendungspotenzial. Demgegenüber stehen aber vergleichsweise eingeschränkte Möglichkeiten zur wirtschaftlichen Herstellung von Umformbauteilen. Wegen des vergleichsweise geringen Umformvermögens dieser Werkstoffe bei Raumtemperatur sind zur Fertigung komplexer Bauteile häufig Prozessketten mit mehreren Umformschritten und zwischengeschalteten Wärmebehandlungen erforderlich. Eine Alternative stellt die superplastische Umformung dar, die allerdings aufgrund langer Taktzeiten, des hohen Energieverbrauches und der Notwendigkeit zur Verwendung von Schutzgas ebenfalls sehr kostenintensiv ist.

Ergebnis

Wir haben daher in Kooperation mit dem Fraunhofer IST einen wirtschaftlichen, temperierten Innenhochdruck-Umformprozess mit gasförmigem Wirkmedium für Bauteile aus Titan Grade 2 entwickelt und das Potenzial anhand eines T-Stückes aufgezeigt. Die Umformtemperatur (400 °C) wurde dabei so gewählt, dass ein gegenüber Raumtemperatur deutlich gesteigertes Umformvermögen erzielt wurde, ohne dass Schutzgas oder spezielle hochtemperaturtaugliche Werkzeugwerkstoffe erforderlich waren. Konkret wurde die mögliche Domhöhe bei einem T-Stück mit 30 mm Rohrdurchmesser und 1 mm Wanddicke bei vergleichbarer minimaler Wanddicke von 15 auf 25 mm gesteigert.