Titanium stempelen wordt gebruikt in industrieën waar onderdelen sterk en betrouwbaar moeten zijn en zware omstandigheden moeten aankunnen. Het is populair omdat het licht en sterk is en bestand tegen roest en corrosie. Maar titanium stansen is niet zo eenvoudig als werken met aluminium of staal. Het vereist een andere aanpak, zowel wat betreft de opstelling als de uitvoering.
Als titanium zo moeilijk te stempelen is, waarom blijven sommige bedrijven het dan gebruiken? Laten we eens kijken naar het proces, de beste werkwijzen en manieren om veelvoorkomende problemen te vermijden.
Wat is titanium stempelen?
Titanium stempelen is het proces van het persen van platte titanium platen of spoelen in specifieke vormen met behulp van matrijzen en persen met hoge kracht. Het stempelproces kan stappen omvatten als dieptrekken, blanking, buigen, reliëfdruk of doorboren, die allemaal helpen om het metaal te vormen tot het uiteindelijke onderdeel.
Het heeft een hoge sterkte-gewichtsverhouding en vervormt niet gemakkelijk, wat meer terugvering veroorzaakt tijdens het buigen. Titanium kan ook niet goed warmte overdragen, waardoor gereedschap sneller slijt en het vormen langer kan duren. Daarom moeten winkels vaak hardere gereedschappen en speciale smeermiddelen gebruiken en de snelheid en druk van de pers zorgvuldig regelen.
Titanium materiaal grondbeginselen
Om goed met titanium te kunnen werken, moet je het materiaal begrijpen. Verschillende titaniumsoorten gedragen zich anders tijdens het stempelen. Als je hun belangrijkste kenmerken kent, kun je fouten voorkomen en betere resultaten behalen.
Titaankwaliteiten voor stempelen
Titanium is verkrijgbaar in twee hoofdtypen: commercieel zuivere (CP) en gelegeerde kwaliteiten. Elke soort voldoet aan verschillende behoeften, afhankelijk van sterkte, roestbestendigheid en vormvastheid.
- Rang 1: Dit is de zachtste en gemakkelijkste vorm. Het is goed voor dieptrekken en gedetailleerde onderdelen. Veel voorkomend in chemische tanks en medische onderdelen.
- Rang 2: Een beetje sterker dan graad 1 maar nog steeds gemakkelijk te stempelen. Het is de populairste CP-kwaliteit voor algemeen metaalwerk.
- Rangen 3 en 4: Deze zijn sterker maar moeilijker te vormen. Ze worden vaak gebruikt in drukvaten en structurele onderdelen.
- Kwaliteit 5 (Ti-6Al-4V) is de meest gebruikte titaniumlegering. Het is erg sterk, licht en goed bestand tegen corrosie. Maar het is moeilijker te stampen omdat het niet gemakkelijk buigt.
- Graad 9 (Ti-3Al-2,5V): Deze balanceert sterkte en vervormbaarheid. Het is gemakkelijker te bewerken dan Grade 5 maar taaier dan puur titanium.
Mechanische en fysische eigenschappen van titanium
Titanium staat bekend als sterk, licht en roestbestendig. Door deze eigenschappen gedraagt het zich anders dan metalen zoals staal of aluminium tijdens het stansen.
- Verhouding sterkte/gewicht: Titanium is net zo sterk als staal, maar veel lichter. Dit maakt het ideaal voor onderdelen die sterk maar niet zwaar moeten zijn.
- Vervormbaarheid: CP-kwaliteiten buigen gemakkelijker. Legeringen zoals Grade 5 zijn stijver en kunnen barsten als er niet goed mee wordt omgegaan.
- Springback: Titanium heeft de neiging om terug te stuiteren na het buigen. Mogelijk moet je de matrijs overbuigen of aanpassen om de juiste vorm te krijgen.
- Thermische geleidbaarheid: Titanium geeft warmte niet goed door. Het wordt heet tijdens het stempelen, waardoor gereedschap sneller slijt als er niet mee wordt omgegaan.
- Corrosiebestendigheid: Titanium houdt goed stand in zout water, chemicaliën en andere zware omgevingen.
Titanium stempelprocessen
Titanium kan op veel manieren worden gevormd, maar elke methode heeft zijn beperkingen. De juiste keuze hangt af van het onderdeelontwerp, de productiegrootte en de titaniumsoort die je gebruikt.
Koud Stempelen vs. Heet Stempelen voor Titanium
Koud stempelen vormt titanium bij kamertemperatuur. Het werkt goed voor dunne platen en eenvoudige onderdelen. Deze methode wordt vaak gebruikt voor zachtere kwaliteiten zoals graad 1 of graad 2. Koud stansen helpt om de korrel en de oppervlakteafwerking van het metaal te behouden. De hoge sterkte en lage vervormbaarheid van titanium kan echter leiden tot springrug of barsten.
Om koud stempelen te laten werken, heb je meestal het volgende nodig:
- Goed ontworpen matrijzen met gladde radii.
- Persen die veel kracht leveren
- Smeermiddelen om slijtage en wrijving te verminderen
Bij warm stempelen wordt het titanium verwarmd voordat het wordt gevormd. De meeste kwaliteiten worden gevormd tussen 500°C en 900°C. Verhitting verlaagt de sterkte van het metaal, waardoor het gemakkelijker te buigen en te vormen is zonder het te beschadigen. Deze methode is het beste voor hardere legeringen zoals Grade 5, vooral voor onderdelen voor de ruimtevaart of de auto-industrie.
Hot stamping-opstellingen nodig:
- Verwarmingssystemen voor de plaat of matrijs
- Matrijzen die hoge temperaturen aankunnen
- Juiste koeling om kromtrekken of oxidatie te voorkomen
Progressief stempelen
Progressief stempelen wordt gebruikt als je grote volumes onderdelen nodig hebt. Een lange strook titanium wordt door een matrijs met verschillende stappen gevoerd. Elke stap doet één taak - snijden, buigen of vormen - totdat het uiteindelijke onderdeel is gemaakt.
Deze methode is geweldig voor onderdelen die meerdere stappen nodig hebben. Het vermindert handling, versnelt de productie en houdt de resultaten consistent. Het wordt vaak gebruikt voor luchtvaart- en elektronicaklemmen, beugels of kleine connectoren.
Omdat titanium taai en veerkrachtig is, moeten de matrijzen zorgvuldig worden ontworpen. Elk station moet zich aanpassen aan terugvering en spanning. Smering is ook erg belangrijk om vreten te voorkomen en slijtage van gereedschap te verminderen.
Dieptrekken en Embossing-technieken
Diepe tekening rekt een vlakke titaniumplaat uit in een matrijs om ronde of doosachtige vormen te maken. Deze methode maakt voorwerpen zoals medische omhulsels, containers en dunne behuizingen. Omdat titanium niet erg buigzaam is, zijn er vaak meerdere stappen nodig om de juiste vorm te krijgen. Verhitting tussen de stappen (gloeien) helpt scheuren te verminderen.
Om betere resultaten te krijgen met dieptrekken:
- Houd de trekdiepte in elke stap laag
- Oefen gelijkmatige kracht uit om het vel op zijn plaats te houden
- Gloeien toevoegen als het metaal begint te scheuren
Pregen perst patronen in het titanium oppervlak. Dit kunnen logo's, texturen of gripmarkeringen zijn. Een paar bij elkaar passende matrijzen persen de vorm in het onderdeel. Pregen kan deel uitmaken van de hoofdstempelstap of apart aan het einde worden gedaan.
Omdat titanium terugveert na het vormen, kan het zijn dat details in reliëf niet scherp blijven. Het kan zijn dat je meer druk of extra stappen nodig hebt voor diepere ontwerpen. Toch is reliëfdruk een snelle en goedkope manier om een functie of merknaam toe te voegen.
Belangrijkste voordelen van Titanium Stempelen
Titanium is niet alleen sterk - het is gebouwd voor hoge prestaties onder de zwaarste omstandigheden. Deze voordelen maken gestempelde titanium onderdelen de extra moeite en kosten waard.
Verhouding sterkte/gewicht en corrosiebestendigheid
Titanium heeft een hoge sterkte-gewichtsverhouding. Het is bijna net zo sterk als roestvrij staal, maar ongeveer 40% lichter. Dit maakt het ideaal voor industrieën waar gewichtsvermindering de prestaties of efficiëntie ten goede komt, zoals de ruimtevaart, de automobielindustrie en sportartikelen.
Het is ook beter bestand tegen corrosie dan de meeste metalen. Titanium houdt stand zonder coatings of frequente vervangingen, of het nu wordt blootgesteld aan zout water, chemicaliën of vochtige omgevingen. Dit verlengt de levensduur van het onderdeel en vermindert het onderhoud.
Biocompatibiliteit en hittebestendigheid
Titanium is biocompatibel, wat betekent dat het veilig werkt in het menselijk lichaam zonder reacties te veroorzaken. Daarom wordt het vaak gebruikt in medische implantaten, chirurgisch gereedschap en tandheelkundige hardware. Gestanste titanium onderdelen kunnen worden gevormd tot precieze medische vormen met behoud van de zuiverheid van het materiaal.
Het is ook bestand tegen hitte. Titanium behoudt zelfs bij hoge temperaturen zijn sterkte. Het vervormt niet snel onder hittestress. Dit maakt het een sterke keuze voor vliegtuigonderdelen, motoronderdelen en industriële gereedschappen die blootstaan aan hoge thermische belastingen.
Duurzaamheid in ruwe omgevingen
Titanium is sterk. Het is bestand tegen schokken, stress, trillingen en slijtage. Bij herhaald gebruik in agressieve omstandigheden barst of corrodeert het niet zoals aluminium of staal.
Titanium gaat langer mee in ruwe omgevingen - offshore booreilanden, chemische fabrieken of woestijnklimaten. Gestanste onderdelen kunnen jaren van blootstelling overleven zonder defect te raken. Deze betrouwbaarheid rechtvaardigt de hogere materiaal- en gereedschapskosten.
Veelvoorkomende toepassingen van Titanium gestanste onderdelen
Het stansen van titanium wordt gebruikt in industrieën waar prestaties, betrouwbaarheid en duurzaamheid op lange termijn van cruciaal belang zijn. Hier ziet u hoe verschillende sectoren het gebruiken om echte uitdagingen op te lossen.
Ruimtevaart
In de ruimtevaart zijn gewicht en sterkte beide belangrijk. Gestampte titanium onderdelen worden gebruikt in structurele beugels, panelen en hitteschilden. Deze onderdelen helpen het gewicht van vliegtuigen te verminderen zonder aan veiligheid in te boeten.
De weerstand van titanium tegen hitte en corrosie maakt het ook perfect voor motoronderdelen, onderdelen van brandstofsystemen en bevestigingsmiddelen. Het houdt stand in omgevingen op grote hoogte en onder hoge druk, waar andere metalen het laten afweten.
Medische apparaten
Titanium is niet giftig en reageert niet met lichaamsweefsels, dus wordt het gebruikt voor gestanste onderdelen in chirurgisch gereedschap, frames voor implantaten en orthopedische onderdelen.
Stempelen stelt fabrikanten in staat om dunne, nauwkeurige vormen te maken die sterk en steriel blijven. Het proces ondersteunt ook de productie van grote volumes consistente onderdelen van hoge kwaliteit.
Automotive
Titanium wordt gebruikt in high-performance en elektrische voertuigen om gewicht te verminderen en tegelijkertijd de sterkte te verhogen. Gestempelde titanium onderdelen zijn te vinden in ophangingssystemen, hitteschilden, uitlaatonderdelen en beugels.
De hittebestendigheid is ideaal voor onderdelen in de buurt van motoren of accu's. Het gebruik van titanium helpt de brandstofefficiëntie en het rijgedrag te verbeteren zonder de duurzaamheid in gevaar te brengen.
Consumentenelektronica
Titanium is licht, sterk en stijlvol, waardoor het perfect is voor behuizingen, randen en interne steunen in laptops, smartphones en wearables.
Gestempelde titanium onderdelen geven hoogwaardige elektronica een gestroomlijnde, high-end afwerking en voegen krasbestendigheid en stevigheid toe. Het resultaat is een duurzaam product dat goed in de hand ligt en langer meegaat.
Uitdagingen in Titanium Stempelen
Het stempelen van titanium is moeilijker dan het werken met staal of aluminium. De sterkte, lage rekbaarheid en het gedrag van het oppervlak zorgen voor unieke problemen die een zorgvuldige planning en speciale technieken vereisen.
Galmering en gereedschapsslijtage
Titanium blijft aan gereedschap plakken als het wordt geperst, vooral onder hoge druk of hitte. Dit kleven wordt 'galling' genoemd. Het gebeurt wanneer stukjes titanium afscheuren en aan de matrijs of het oppervlak van het onderdeel blijven kleven. Galling kan de afwerking ruïneren en het gereedschap beschadigen.
Titanium is ook moeilijk voor matrijzen. Ze slijten sneller dan zachtere metalen. Om dit te verminderen, gebruiken winkels:
- Gereedschap van harde of gecoate materialen
- Smeermiddelen die wrijving verlagen
- Regelmatige controle en onderhoud van gereedschap
Moeite met het vormen van complexe vormen
Titanium buigt niet zo gemakkelijk als andere metalen. Het heeft een lage taaiheid en een sterke terugvering, dus het heeft de neiging om terug te keren naar zijn oorspronkelijke vorm na vervorming. Dit maakt het moeilijk om diepe, gebogen of complexe vormen te maken zonder problemen.
Problemen zoals barsten, slechte hoeken of vervorming komen vaak voor. Om dit op te lossen, doen fabrikanten vaak het volgende:
- Gebruik warmvervormen in plaats van koudvervormen
- Meer vormstappen toevoegen
- Ontwerp matrijzen met grotere buigradii en strakkere controle
Warmteopbouw en werkharding
Titanium geeft warmte niet snel af. Tijdens het stansen wordt het metaal snel heet en blijft het heet, wat het gereedschap kan beschadigen en het uiterlijk van het onderdeel kan aantasten.
Hoe meer je titanium vormt, hoe harder het wordt - een proces dat werkharding wordt genoemd. Hierdoor wordt het moeilijker om opnieuw te buigen zonder te barsten.
Om deze problemen op te lossen, is het gebruikelijk om:
- Langzamere perssnelheden
- Koelsystemen of rusttijd tussen stappen
- Vormen in stappen, met gloeien tussen de gangen indien nodig
Best Practices voor succesvol titanium stempelen
Titanium kan met goede resultaten worden gestanst, maar daar is wel de juiste instelling voor nodig. De onderstaande tips helpen slijtage van het gereedschap te verminderen, defecten te voorkomen en de kwaliteit tijdens de productie te verbeteren.
Juiste smeer- en coatingtechnieken
Wrijving is een groot probleem bij het stansen van titanium. Als de plaat aan de matrijs blijft kleven, kan dit vreten veroorzaken en zowel het gereedschap als het onderdeel beschadigen. Daarom is een goede smering essentieel.
Standaardoliën werken vaak niet goed op titanium. Gebruik in plaats daarvan hoogwaardige opties zoals:
- Vaste film smeermiddelen
- Smeermiddelen met grafiet, molybdeendisulfide of boornitride
Bij grote volumes helpen matrijscoatings zelfs nog meer. Coatings zoals titaniumnitride (TiN) of diamantachtige koolstof vormen een hard, glad oppervlak dat het kleven vermindert en de levensduur van de matrijs verlengt.
Breng altijd gelijkmatig smeermiddel aan. Breng het opnieuw aan tijdens lange runs. En test je combinatie van smeermiddel en coating met de specifieke titaniumsoort die je gebruikt.
Temperatuur- en snelheidsregeling
Titanium warmt snel op tijdens het stansen en koelt niet snel af. Als het vormen te snel gaat, bouwt die hitte zich op. Als het vormen te snel gaat, bouwt die hitte zich op. Dit kan scheuren veroorzaken, gereedschap verslijten en het onderdeel ruïneren.
Om dit te voorkomen:
- Laat de pers op lagere snelheden draaien
- Gebruik warm stempelen voor taaie legeringen zoals Grade 5
- Houd de warmte gelijkmatig over het hele vel
Ongelijkmatige verwarming veroorzaakt kromgetrokken of vervormde onderdelen. Als je warm stempelen gebruikt, zorg er dan voor dat de opstelling warmtesensoren of temperatuurregelingen bevat. Probeer niet de hele vorm in één keer te vormen. Vorm het onderdeel in plaats daarvan in verschillende lichtere stappen.
Benaderingen voor nabewerking en afwerking
Gestampte titanium onderdelen moeten vaak worden schoongemaakt. Randen kunnen scherp zijn, het oppervlak kan vlekken hebben en het metaal kan interne spanning hebben. Nabewerking verhelpt deze problemen en verbetert de kwaliteit van de onderdelen.
Gebruikelijke nabewerkingsstappen zijn onder andere:
- Ontbramen: Maakt scherpe randen glad en verwijdert bramen van ponsen of trimmen
- Gloeien: Maakt de spanning in het metaal los en maakt het gemakkelijker te vormen in latere stappen
- Oppervlaktebehandeling: Inmaken, passiveringof stralen kan het oppervlak reinigen en voorbereiden
- Polijsten of borstelen: Gebruikt als het uiteindelijke onderdeel een strakke look of gladde afwerking moet hebben, vooral voor medische of consumentenproducten.
Conclusie
Het stansen van titanium biedt een manier om sterke, lichtgewicht en corrosiebestendige onderdelen te produceren in de ruimtevaart, de medische sector, de auto-industrie en de elektronica-industrie. Hoewel het proces complexer is dan het stansen van staal of aluminium, maakt een zorgvuldige controle van gereedschap, temperatuur en smering hoogwaardige resultaten mogelijk.
Ben je op zoek naar op maat gemaakte titanium gestanste onderdelen? Neem vandaag nog contact met ons op voor deskundige begeleiding, snelle offertes en betrouwbare productieondersteuning op maat van uw behoeften.
Hey, ik ben Kevin Lee
De afgelopen 10 jaar heb ik me verdiept in verschillende vormen van plaatbewerking en ik deel hier de coole inzichten die ik heb opgedaan in verschillende werkplaatsen.
Neem contact op
Kevin Lee
Ik heb meer dan tien jaar professionele ervaring in plaatbewerking, gespecialiseerd in lasersnijden, buigen, lassen en oppervlaktebehandelingstechnieken. Als technisch directeur bij Shengen zet ik me in om complexe productie-uitdagingen op te lossen en innovatie en kwaliteit in elk project te stimuleren.
