Titan: Das Leichtmetall mit Supereigenschaften

Grundlegende Eigenschaften von Titan

Geringes Gewicht: Dichte ca. 4,5 g/cm³ – etwa 40–43% leichter als Stahl, aber deutlich fester als Aluminium.

Hohe Festigkeit: Zugfestigkeit je nach Legierung 300-1200 MPa. Besonders das Festigkeits-zu-Gewicht-Verhältnis ist herausragend.

Korrosionsbeständigkeit: Titan bildet eine schützende, selbstheilende Oxidschicht und ist beständig gegen Seewasser, Chloride, viele Säuren und alkalische Medien.

Biokompatibilität: Titan ist körperverträglich und löst keine allergischen Reaktionen aus – ideal für Implantate.

Temperaturbeständigkeit: Einsetzbar von kryogenen Temperaturen (-200°C) bis über 600°C (je nach Legierung).

Nachteil: Geringe Wärmeleitfähigkeit (etwa 1/4 von Stahl), schlechte Zerspanbarkeit, hoher Preis.

Warum Titan schweißen?

Titan lässt sich gut schweißen – allerdings nur unter besonderen Bedingungen. Die Hauptherausforderung ist der Schutz vor Luftkontakt während des Schweißens und Abkühlens. Titan reagiert bei Temperaturen über 400°C stark mit Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff, was zu Versprödung führt.

Vorteile geschweißter Titan-Konstruktionen:

• Leichtbau bei hoher Festigkeit
• Korrosionsbeständige Verbindungen
• Keine Notwendigkeit für schwere Verschraubungen
• Wirtschaftlich bei komplexen Geometrien

Titan Grades: Reintitan und Legierungen

Titan wird in verschiedene Grades (Qualitäten) eingeteilt, die sich in Reinheit und Legierungselementen unterscheiden.

Reintitan (Commercially Pure Titanium, CP)

Grade 1 (3.7025):

• Höchste Reinheit (99,5% Ti)
• Geringste Festigkeit, aber beste Umformbarkeit
• Hervorragende Korrosionsbeständigkeit
• Für chemische Industrie

Grade 2 (3.7035):

• Technisch reines Titan (99,2-99,4% Ti)
• Gute Balance aus Festigkeit, Duktilität und Korrosionsbeständigkeit
• Am häufigsten verwendet
• Wichtigster Schweißdraht: ERTi-2

Grade 3 (3.7055):

• Höherer Sauerstoffgehalt als Grade 2
• Höhere Festigkeit, geringere Duktilität

Grade 4 (3.7065):

• Höchste Festigkeit unter Reintitan
• Für belastete Konstruktionen

Titanlegierungen

Grade 5 (3.7165 / Ti6Al4V):

• Die wichtigste Titanlegierung
• Zusammensetzung: 6% Aluminium, 4% Vanadium, 90% Titan
• Sehr hohe Festigkeit bei guter Duktilität
• Bis ca. 400°C einsetzbar
• Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik
• Schweißdraht: Ti6Al4V

Grade 9 (Ti3Al2.5V):

• Mittlere Festigkeit
• Sehr gute Kaltumformbarkeit

Grade 23 (Ti6Al4V ELI):

• Extra Low Interstitial
• Höchste Reinheit für medizinische Implantate

Titan Schweißdraht Grade 2 (3.7035, ERTi-2)

Technische Daten

Werkstoffnummer: 3.7035
Internationale Bezeichnungen:

• AWS A5.16: ERTi-2
• UNS: R50400
• ISO: Ti2

Chemische Zusammensetzung:

• Titan: min. 99,2%
• Sauerstoff: max. 0,25%
• Eisen: max. 0,30%
• Kohlenstoff: max. 0,08%
• Stickstoff: max. 0,03%
• Wasserstoff: max. 0,015%

Mechanische Eigenschaften (Schweißgut):

• Zugfestigkeit: min. 345 MPa
• Streckgrenze: min. 275 MPa
• Dehnung: min. 20%
• Brucheinschnürung: min. 30%

Eigenschaften des Schweißdrahts

Schweißbarkeit: Grade 2 Schweißdraht zeichnet sich durch hervorragende Schweißbarkeit aus. Die Verbindungen sind duktil und korrosionsbeständig.

Duktilität: Die hohe Dehnung ermöglicht verformbare Schweißverbindungen, die Spannungen aufnehmen können.

Korrosionsbeständigkeit: Exzellent gegen Seewasser, chlorhaltige Medien, viele Säuren und alkalische Lösungen.

Anwendungen für Grade 2 Schweißdraht

Chemische Industrie:

• Wärmetauscher
• Reaktoren und Behälter
• Rohrleitungen für aggressive Medien
• Pumpengehäuse

Luft- und Raumfahrt:

• Strukturbauteile (nicht höchste Festigkeitsanforderungen)
• Kraftstoffleitungen
• Abgassysteme

Medizintechnik:

• Chirurgische Instrumente
• Implantate (wenn Grade 23 nicht erforderlich)
• Dentaltechnik

Meerwassertechnik:

• Offshore-Plattformen
• Schiffbau
• Entsalzungsanlagen
• Kühlsysteme

Energietechnik:

• Kondensatoren in Kraftwerken
• Geothermische Anlagen

Der Titandraht Grade 2 Ø0.2-8mm 3.7035 ist als Schweißdraht und für andere Anwendungen bei Evek erhältlich.

Außerdem finden Sie Schweißelektroden Titan 3.7035 Grade 2 Ø0.8-5mm in WIG-Stabform.

Titan Schweißdraht Grade 5 (3.7165, Ti6Al4V)

Technische Daten

Werkstoffnummer: 3.7165 (3.7164)
Internationale Bezeichnungen:

• AWS A5.16: ERTi-5
• UNS: R56400
• ISO: Ti5

Chemische Zusammensetzung:

• Titan: ca. 90%
• Aluminium: 5,5-6,75%
• Vanadium: 3,5-4,5%
• Eisen: max. 0,30%
• Sauerstoff: max. 0,20%

Mechanische Eigenschaften (Schweißgut):

• Zugfestigkeit: min. 895 MPa
• Streckgrenze: min. 828 MPa
• Dehnung: min. 10%
• Brucheinschnürung: min. 15%

Besondere Eigenschaften

Hohe Festigkeit: Grade 5 ist etwa doppelt so fest wie Grade 2. Dies ermöglicht Leichtbaukonstruktionen mit minimalen Wandstärken.

Alpha-Beta-Legierung: Die Kombination aus Alpha- (Aluminium) und Beta-stabilisierenden (Vanadium) Elementen ergibt ein Zweiphasengefüge mit optimalen Eigenschaften.

Wärmebehandelbar: Im Gegensatz zu Reintitan lässt sich Grade 5 durch Wärmebehandlung in der Festigkeit beeinflussen.

Temperaturbeständigkeit: Bis ca. 400°C dauerhaft einsetzbar, kurzzeitig bis 540°C.

Anwendungen für Grade 5 Schweißdraht

Luft- und Raumfahrt:

• Flugzeugstrukturteile
• Turbinenschaufeln
• Fahrwerkskomponenten
• Raketentriebwerke

Rennsport und Automobilindustrie:

• Auspuffanlagen (Hochleistungsmotoren)
• Fahrwerkskomponenten
• Leichtbauteile

Medizintechnik:

• Hochbelastete Implantate (Hüfte, Knie)
• Knochenschrauben und -platten
• Zahnimplantate

Chemische Industrie:

• Hochfeste Apparate
• Druckbehälter
• Pumpenteile unter Belastung

Energie- und Umwelttechnik:

• Komponenten in aggressiven Umgebungen
• Meerwasserentsalzung

Marine:

• U-Boot-Komponenten
• Hochleistungs-Schiffsteile

Bei Evek ist auch Grade 5 Material verfügbar, zum Beispiel Titan Grade 5 Titanstange.

WIG-Schweißen von Titan: Technik und Besonderheiten

Warum WIG-Schweißen?

WIG (Wolfram-Inertgas) oder TIG (Tungsten Inert Gas) ist das Standardverfahren für Titanschweißungen.

Vorteile:

• Saubere, präzise Nähte
• Sehr gute Kontrolle
• Minimale Oxidation
• Für alle Titandicken geeignet
• Kein Flussmittel erforderlich

Nachteil: Langsamer als MAG-Schweißen.

Besondere Anforderungen beim Titanschweißen

Oxidationsschutz ist essentiell: Titan reagiert ab ca. 400°C stark mit Sauerstoff. Die Folge sind Versprödung und Festigkeitsverlust.

Schutzgasabdeckung:

• Oberseite: Normaler WIG-Schutzgasstrom
• Unterseite (Wurzel): Formiergas unbedingt erforderlich
• Heiße Zone: Nachlaufschutz mit Schutzgasströmung

Schutzgas für Titanschweißen

Argon:

• Reinheit min. 99,99% (4.0 oder besser)
• Standardschutzgas für Titan
• Für Ober- und Unterseite

Helium oder Argon-Helium:

• Höhere Wärmeeinbringung
• Für dickere Materialien
• Schnelleres Schweißen

Formiergas:

• Hochreines Argon (99,99% oder besser)
• Bei Rohren: Durchspülung mit Formiergas
• Bei Blechen: Formierbox oder Abdeckung

Gasschutz-Zonen beim Titanschweißen

1. Zone 1 – Schweißbad: WIG-Gasdüse schützt das flüssige Metall.
2. Zone 2 – Abkühlende Naht (Oberseite): Nachlaufschutz mit zusätzlicher Gasdüse oder Glocke bis ca. 200°C Abkühlung.
3. Zone 3 – Wurzelseite: Formiergas schützt die Nahtrückseite vor Oxidation.
4. Zone 4 – Umgebung: Bei kritischen Anwendungen kann eine Glove-Box mit Argonatmosphäre verwendet werden.

Farbcodes der Oxidation

Die Farbe der abgekühlten Naht zeigt die Qualität des Gasschutzes:

• Silbrig-glänzend: Perfekt, kein Sauerstoffkontakt
• Strohgelb: Akzeptabel (geringe Oxidation)
• Hellblau: Grenzwertig (leichte Versprödung)
• Dunkelblau bis Grau: Schlecht (starke Oxidation)
• Weiß oder pulvrig: Unbrauchbar (starke Versprödung)

Regel: Nur silberne bis strohgelbe Nähte sind für tragende Konstruktionen akzeptabel.

Durchmesser und Verpackung

Verfügbare Durchmesser

WIG-Schweißstäbe Titan:

• 0,8 mm
• 1,0 mm
• 1,2 mm
• 1,6 mm
• 2,0 mm
• 2,4 mm
• 3,2 mm
• 4,0 mm
• 5,0 mm

Länge: Standard 1000 mm (1 Meter)

Durchmesserwahl nach Blechstärke

Faustregel: Stabdurchmesser ≈ Blechstärke

• 0,5-1 mm Blech: 0,8-1 mm Stab
• 1-2 mm Blech: 1,2-1,6 mm Stab
• 2-3 mm Blech: 2-2,4 mm Stab
• 3-5 mm Blech: 3,2-4 mm Stab
• 5 mm Blech: 4-5 mm Stab
  

Verpackungseinheiten

Gewichte:

• 100 g (ca. 20-40 Stäbe je nach Durchmesser)
• 250 g
• 500 g
• 1 kg
• 2 kg
• 2,5 kg
• 5 kg
• 10 kg

Schweißparameter für Titanschweißen

Stromstärke

Richtwerte für WIG DC (Gleichstrom):

• 0,8 mm Blech: 20-40 A
• 1,5 mm Blech: 40-60 A
• 2 mm Blech: 60-80 A
• 3 mm Blech: 80-120 A
• 5 mm Blech: 120-180 A

Wichtig: Puls-WIG ist besonders bei dünnen Blechen vorteilhaft, da die Wärmeeinbringung besser kontrolliert werden kann.

Gasmengen

Hauptgasschutz (Düse): 8-12 l/min je nach Düsengröße

Nachlaufschutz: 10-15 l/min

Formiergas: 5-10 l/min (bei Rohren etwas mehr)

Wichtig: Gasnachströmzeit beachten! Schutzgas sollte noch 10-15 Sekunden nach Schweißende strömen.

Schweißgeschwindigkeit

Titan hat geringe Wärmeleitfähigkeit, daher langsamer schweißen als Edelstahl:

• Etwa 50-70% der Geschwindigkeit von Edelstahl
• Gleichmäßige, ruhige Handbewegung

Vorbereitung und Nachbehandlung

Materialvorbereitung

Reinigung:

• Mechanisch: Bürsten mit reinen Edelstahl- oder Titanwerkzeugen
• Chemisch: Entfetten mit Aceton, Isopropanol oder speziellen Titan-Reinigern
• Niemals mit Werkzeugen bearbeiten, die vorher für Stahl verwendet wurden!

Nahtvorbereitung:

• Ab 3 mm: V-Naht oder X-Naht
• Wurzelspalt minimal halten
• Saubere, gratfreie Kanten

Trocknung: Titan zieht Feuchtigkeit an. Material vor dem Schweißen trocken lagern.

Nachbehandlung

Farbe prüfen: Oxidationsfarbe kontrollieren (siehe Farbcodes oben).

Beizen: Bei blauen Verfärbungen kann gebeizt werden:

• Salpetersäure (HNO3) + Flusssäure (HF) Gemisch
• Nur von geschultem Personal!

Bürsten: Mit Titan-Drahtbürste (niemals Stahl!) können leichte Verfärbungen entfernt werden.

Prüfung: Bei kritischen Anwendungen: Zerstörungsfreie Prüfung (Röntgen, Ultraschall).

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Kann ich Titan mit normalem WIG-Gerät schweißen?

Ja, ein Standard-WIG-Gerät funktioniert. Entscheidend ist der vollständige Gasschutz (Ober-, Unterseite, Nachlauf). Ohne perfekten Schutz wird die Naht spröde.

Welcher Schweißdraht für Grade 2 Grundmaterial?

Verwenden Sie ERTi-2 (Grade 2) Schweißdraht. Dieser ist optimal abgestimmt.

Welcher Schweißdraht für Grade 5 Grundmaterial?

Verwenden Sie Ti6Al4V (Grade 5) Schweißdraht für beste Festigkeit. Alternativ kann auch ERTi-2 verwendet werden, dann ist die Naht jedoch weniger fest.

Kann ich Titan mit Edelstahl-Schweißdraht schweißen?

Nein, auf keinen Fall! Die Eigenschaften (Schmelzpunkt, Dichte, Korrosionsverhalten) sind völlig unterschiedlich. Es entstehen spröde, unbrauchbare Verbindungen.

Warum ist Nachlaufschutz so wichtig?

Titan oxidiert ab 400°C stark. Die Naht kühlt langsam ab und ist lange über dieser Temperatur. Ohne Nachlaufschutz wird sie spröde und verliert Festigkeit.

Kann ich Titan mit MAG schweißen?

Theoretisch ja, aber WIG ist deutlich besser geeignet. MAG wird kaum verwendet, da die Kontrolle schwieriger ist und der Gasschutz kritischer.

Wie erkenne ich gute Titanschweißnähte?

Silbrig-glänzend bis strohgelb ist gut. Blau, grau oder weiß bedeutet Oxidation und Versprödung – unbrauchbar für tragende Teile.

Ist Titan schwer zu schweißen?

Titan selbst schweißt sich gut. Die Herausforderung ist der vollständige Gasschutz. Mit richtiger Ausrüstung und Technik ist es gut beherrschbar.

Kann ich Grade 2 und Grade 5 zusammenschweißen?

Ja, verwenden Sie dafür Grade 5 Schweißdraht. Die Naht hat dann Grade 5 Eigenschaften.

Evek: Ihr Partner für Titan Schweißdraht

Bei Evek GmbH finden Sie hochwertigen Titan Schweißdraht für professionelle Anwendungen:

Titan Grade 2 Schweißdraht:

• Titandraht Grade 2 Ø0.2-8mm 3.7035
• Schweißelektroden Titan 3.7035 Grade 2 Ø0.8-5mm

Weitere Titan-Produkte:

• Titanbleche Grade 2 und Grade 5
• Titanstangen und Rohre
• Titanzuschnitte nach Maß

Vorteile bei Evek:

• Zertifizierte Titan-Qualität
• WIG-Schweißstäbe in allen Durchmessern
• Mengen von 100g bis 10kg
• Schnelle Lieferung
• Fachberatung zu Titanschweißen
• Faire Preise

Zusammenfassung

Titan Schweißdraht erfordert Expertise, liefert aber hervorragende Ergebnisse:

Grade 2 (3.7035, ERTi-2):

• Reintitan, gute Duktilität
• Hervorragende Korrosionsbeständigkeit
• Für Chemie, Medizin, Meerwasser
• Am häufigsten verwendet

Grade 5 (3.7165, Ti6Al4V):

• Titanlegierung mit Al und V
• Sehr hohe Festigkeit
• Luft- und Raumfahrt, Hochleistung
• Doppelt so fest wie Grade 2

Schweißverfahren:

• WIG/TIG ist Standard
• Vollständiger Gasschutz essentiell (Ober-, Unterseite, Nachlauf)
• Reinheit ist entscheidend

Farbcode:

• Silber bis Strohgelb: gut
• Blau oder dunkler: oxidiert, spröde

Wichtigste Regel: Perfekter Gasschutz ist alles! Ohne ihn wird die Naht unbrauchbar.

Bei Evek finden Sie professionellen Titan Schweißdraht für alle Anwendungen – vom chemischen Apparatebau bis zur Luft- und Raumfahrt.

Titan Schweißdraht bei Evek: Besuchen Sie evek.top und bestellen Sie WIG/TIG Schweißstäbe Grade 2 & Grade 5. Ø0.8-5mm, 100g-10kg. ERTi-2 & Ti6Al4V für professionelles Titanschweißen. Jetzt kaufen!