Titanium The heaviest light metal

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1 Titanium The heaviest light metal Dan Snitkovsky Uniweld Israel FRONIUS International GmbH Buxbaumstr Wels

2 Titanium The heaviest light metal 0,5g/cm³ 4,5g/cm³ Heavy metal Lithium - light metal Titanium 5g/cm³

3 TITANIUM, Part of the IVb group of the table of the elements (titanium, zirconium, hafnium) Vb group (Vanadium, niobium, tantalum )

4 Titanium Part of the IVb group of the table of the elements (titanium, zirconium, hafnium) Vb group (vanadium, niobium, tantalum )

5 Advantages Highest corrosion resistance Good oxidation resistance at < 600 C Low density High specific strength Excellent yield strength Outstanding biocompatibility Excellent decoration ability

6 Turbine engine construction

7 Application turbine

8 Implant in the dentistry

9 Implant, turbo charger, turbine industry

10 Lynx helicopter rotor

11 Defense industry

12 Attention: At more than 9% aluminium dangerous brittle intermetallic phases can be developed This is the reason that titanium is only available with max. 8% Al.

13 Attention: Not more than 0,1% O2 in titanium, otherwise: no corrosion resistance no weldability no more ductility

14 Attention: No H2 enemy no. 1!! Has to be less than 10-3 (0,001%) otherwise Embrittlement Drops out HYDRIDE PHASE Solubility H2 at 300 C = 18 weight% Solubility H2 at RT only = 0,002 weight%

15 Attention: No N2! Embrittlement starts at 0,3 weight% Oxygen equivalent contamination in (weight%) Q = (O2) + 2 (N2) + 2/3 (C) Hardness (HB) depends on (O2) : HB = Q

16 Tensile strength: Unalloyed titanium has 290 up to 740N/mm²

17 Higher tensile strength is only achieved by alloying: Ti6Al4V unalloyed titanium other alloys

18 ( + ) = standard alloy since 1940 in USA start of production for the first time in Pratt+Whitney / General Electric at turbines (3.7164) = Ti 6Al 4V has 900 bis 1300 N/mm² 90% 6% 4% At 300 C long term performance is OK, but turbines have to fulfill higher demands - more about that later

19 Selection of filler metal for welding Because of ductility choose always one grade/step lower undermatched wire. Anyway the seam will be 50HB harder than the base material. Reason: unintentional amalgamation with O2/N2

20 Brazing: Most frequently silver-based Short dwell period required, otherwise phaseformation, for this reason small parts only. Brazing with: Ti 15Ni 15Cu ( C) fair wetting behavior, but corrosion resistance is ok, furthermore the mechanical properties are better. Ti 48Zr 4Be ( C) good wetting behavior, but worse brazing results for the rest As solder for titanium you may also use: Al 99,5 / AlMn / AlSi 12 Ca C

21 Electron beam welding Vacuom 10(-4) Torr

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23 Titanium WIG special arrangements

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25 Titanium WIG special arrangements

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30 Orbital welds

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32 Titanium MIG special arrangements

33 Titanium MIG special arrangements Teflon innerliner top wire feeding properties Non-sensitive to high temperatures less abrasion in the innerliner Teflon drive rolls - because titanium is very soft and sensitive regarding feeding and contamination

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35 RCU 5000i Remote Control Unit

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Improbond GmbH Rest

Improbond GmbH  Rest _9240 Werkstoff-Nr. 2.4831 Streckgrenze 420 N/mm 2 Zugfestigkeit 760 N/mm 2 35 % C < 0,02 % Mn 0,20 % Cr 22,00 % Mo 9,00 % Nb 3,50 % Fe < 1,00 % -Basis-Schweißzusatz zum Laserschweißen von artgleichen

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