Titan schweißen mit Mikro-WIG-Schweißen: verzugsarm und ohne Anlauffarben
Titan ist klassisch ein anspruchsvoller Werkstoff: hohe Affinität zu Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff, hohe Versprödungsneigung bei Schweißfehlern und sichtbare Anlauffarben bei jedem Schutzgas-Fehler. Mikro-WIG-Schweißen mit dem Lampert Micro Arc Welder liefert silbrige, oxidfreie Nähte bei Wandstärken ab 0,1 mm, für Implantate, Forschungskapseln, Sensorik und Sportwaffen, von Titan Grade 1 bis Grade 23.
Warum Titan anspruchsvoll zu schweißen ist
Titan reagiert schon weit unterhalb des Schmelzpunkts bereitwillig mit Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff. Jeder Atmosphärenkontakt der Schmelze wird in der Naht eingebunden, das Ergebnis sind Versprödung, Rissbildung und sichtbare Anlauffarben.
Schon ein kurzer Schutzgas-Fehler genügt: Die Naht verfärbt sich strohgelb, blau, lila oder grau. Diese Verfärbung ist kein kosmetisches Problem, sondern ein Beleg für Sauerstoff-Eintrag. Die mechanische Festigkeit leidet dann unsichtbar mit. Deshalb entscheidet bei Titan die Schutzgasabdeckung über Erfolg oder Ausschuss.
Warum Mikro-WIG-Schweißen für Titan
Die Antwort des Mikro-WIG-Schweißens auf diese Empfindlichkeit hat drei Hebel:
- Sehr kurze Impulsdauer (0,1–34 ms), die Schmelze ist nur Millisekunden flüssig, die atmosphärische Expositionszeit bleibt minimal.
- Argon-Schutzgas mit Vor- und Nachströmung, die noch warme Schweißzone bleibt während der kritischen Abkühlphase oxidationsfrei.
- Reine metallurgische Verbindung ohne Flussmittel, keine Reaktionsrückstände, kritisch für biokompatible und Lab-Anwendungen.
Das Ergebnis: silbrige Nähte ohne Anlauffarben, mechanische Festigkeit nahe am Grundwerkstoff, biokompatibel und korrosionsbeständig.
Geeignete Titan-Werkstoffe
Für alle gängigen Titan-Sorten existieren erprobte Schweißkurven. Die folgenden Werkstoffe sind im Lampert-Workshop dokumentiert:
| Werkstoff | Bezeichnung | Typischer Einsatz | Eignung |
|---|---|---|---|
| Titan Grade 1 | Reines Titan, weich | Apparatebau, Korrosionsschutz | sehr gut |
| Titan Grade 2 | Reines Titan, Standard | Implantate, Chemie, Sensorik | sehr gut (Standard) |
| Titan Grade 5 | TiAl6V4 (Ti-6Al-4V) | Implantate, Aerospace, Hochfest-Bauteile | sehr gut |
| Titan Grade 7 | Palladium-stabilisiert | Chemie, Medizin (Korrosion) | sehr gut |
| Titan Grade 23 | Ti-6Al-4V ELI | Medizintechnik, Implantate | sehr gut |
| γ-Titan-Aluminide | Hochwarmfest | Aerospace-Forschung | bedingt, Probestück |
Drahtwahl: Für sichtbar makellose Nähte den Schweißzusatz legierungsgleich wählen. Niemals Stahl oder eine andere Titan-Sorte als Zusatz verwenden. Artfremde Zusätze bilden spröde intermetallische Phasen.
Schweißparameter: Richtwerte
| Wandstärke | Energie (Richtwert) | Impulsdauer | Drahtdurchmesser |
|---|---|---|---|
| 0,1–0,3 mm (dünn) | 10–30 % | 0,5–1,5 ms | 0,25 mm |
| 0,3–0,8 mm (mittel) | 30–60 % | 2–6 ms | 0,3–0,5 mm |
| 0,8–2,0 mm (dick) | 60–100 % | 6–15 ms | 0,5–0,8 mm |
Faustregel: niedrig anfangen, schrittweise steigern. Spitze Wolfram-Elektrode für Energie-Fokussierung. Bei jeder neuen Charge ein Probestück mit Querschliff. Titan reagiert sensibel auf Werkstoff-Charge und Umgebungsbedingungen.
Schutzgas, der entscheidende Hebel bei Titan
Schutzgas-Empfehlung für Titan
- Gas: Argon ≥ 99,9 % (Argon 4.6), niedrige Reinheit führt bei Titan sofort zu Versprödung.
- Durchfluss: ca. 2 l/min direkt am Lampert-Gerät.
- Vor- und Nachströmung: automatisch am Gerät aktiv, die nach dem Lichtbogen noch heiße Schmelze bleibt damit oxidationsfrei.
- Bei größeren Naht-Längen oder anhaltend warmen Bauteilen: Trailing-Shield (zusätzliche Argon-Düse hinter der Schweißzone) empfohlen, verhindert Anlauffarben.
- Indikator für Probleme: Verfärbung der Naht, silbrig ist optimal, strohgelb ist grenzwertig, blau/violett oder grau ist Ausschuss. Sofortige Ursachensuche: Gasdurchfluss, Düsenabstand, Werkstückreinigung.
Nahtfarbe als Qualitätsindikator
| Nahtfarbe | Bewertung | Maßnahme |
|---|---|---|
| Silbrig | Optimal, oxidfreie Naht | Keine |
| Strohgelb | Grenzwertig, leichter Sauerstoff-Eintrag | Gasdurchfluss und Düsenabstand prüfen |
| Blau bis violett | Ausschuss, deutliche Oxidation | Schutzgas-Setup korrigieren, Naht verwerfen |
| Grau | Ausschuss, starke Versprödung | Ursache beheben, Werkstück neu vorbereiten |
Anwendungsfelder
Medizintechnik
- Schweißen von Titan-Implantaten in Forschung und Prototypenbau. Knochenplatten, Schrauben, Cages.
- Reparatur chirurgischer Instrumente aus Titan (siehe auch unsere Anwendungsseite Industrie-Anwendungen).
- Hermetische Verschluss-Schweißung von Implantat-Gehäusen, siehe unseren Beitrag Hermetic Sealing mit Mikro-WIG-Schweißen.
Forschung & Lab
- Hochdruck-Kapseln aus Titan für Materialforschung und Petrologie.
- Probekapseln für Isotopen-Analytik und air-sensitive Encapsulation.
- Versuchsaufbauten mit Titan-Komponenten in F&E-Laboren.
Industrie & Sensorik
- Reparatur von Titan-Bauteilen in der Apparatetechnik (Chemie, Pharma).
- Heften vor Folgeprozess an Titan-Profilen, Rohren, Behältern, siehe Industrie-Spezialanwendungen.
- Hermetische Sensorgehäuse aus Titan für korrosive Umgebungen.
Sport & Outdoor
- Reparatur an Titan-Komponenten in Outdoor-Equipment, Messern und Sportwaffen, siehe auch unsere Anwendungsseite Outdoor- und Waffen-Anwendungen.
Praxis-Tipps aus den Lampert-Workshops
- Schutzgas-Hygiene zuerst. Argon-Reinheit prüfen, Düsenabstand kontrollieren, Zugluft vermeiden. Verfärbungen der Naht sind kein kosmetisches Problem, sondern ein Beleg für Sauerstoff-Eintrag. Die mechanische Festigkeit leidet unsichtbar mit.
- Werkstück gründlich entfetten. Aceton oder Ultraschall-Bad mit anschließender Inertgas-Trocknung. Fingerabdrücke und Schneidöl-Reste sind ein zuverlässiger Versprödungs-Faktor.
- Probestück vor jeder neuen Charge. Selbst Grade-2-Titan unterschiedlicher Lieferanten verhält sich anders. Eine Vorab-Schweißung mit Cross-Section spart später viel Nacharbeit oder Ausschuss.
- Drahtwahl legierungsgleich. Bei kritischen Anwendungen niemals andere Titan-Sorten oder Stahl als Zusatz verwenden.
- Bei Implantat-Anwendungen: Lampert liefert die metallurgische Voraussetzung. Reinigung, Passivierung, Biokompatibilität, Sterilität und regulatorische Zulassung liegen beim Anwender bzw. Hersteller.
Geräte-Empfehlung: Lampert Micro Arc Welder
| Spezifikation | Wert |
|---|---|
| Spitzenstrom (WIG) | 5–1.200 A |
| Impulsdauer | 0,1–34 ms |
| Minimale Werkstückdicke | 0,1 mm |
| Schweißpunkt-Durchmesser | 0,2–4,0 mm; >1 mm Einbrand mit 1,3-mm-Elektrode |
| Werkstoff-Programme (vorinstalliert) | 12 (Universal, Gold, Silber, Platin, Palladium, Bronze, Edelstahl, Titan, Aluminium, Zinn, Messing, Kupfer) |
| Patentierte Schweißprozess-Regelung | Ja (Echtzeit-Fehlererkennung) |
| Industrie-4.0-Schnittstelle | Modbus TCP/IP über LAN (21 dokumentierte Register) |
| Schutzgas | Argon ≥ 99,9 %; ca. 2 l/min |
| Gewicht | 10,9 kg |
| EU-Zertifizierung | EN 60974-6, EN 61000-6-2/-6-4, RoHS 2011/65/EU; UKCA-konform |
| Garantie | 1 Jahr, hergestellt in Deutschland |
| Investition (Komplett-Einstieg) | ab ca. 7.000 EUR netto |
Vollständige Produktspezifikation: Lampert Micro Arc Welder.
Häufige Fragen zum Titan-Schweißen
Ja. Reintitan (Grade 1 und 2) und TiAl6V4 (Grade 5) gehören zu den gut schweißbaren Metallen, solange die Schmelze konsequent vor Sauerstoff geschützt wird. Entscheidend sind Argon-Schutzgas, saubere Vorbereitung und ein Verfahren mit kontrolliertem Wärmeeintrag wie Mikro-WIG-Schweißen.
Bei korrekter Argon-Hygiene (Reinheit ≥ 99,9 %, ca. 2 l/min, ausreichende Vor- und Nachströmung) bleibt die Naht silbrig und oxidfrei. Strohgelb ist grenzwertig, blau oder grau ist Ausschuss, sofort Schutzgas-Setup prüfen.
Ja, sehr gut. Grade 5 ist eine der häufigsten Anwendungen. Aerospace, Implantate, Hochfest-Bauteile. Schweißzusatz legierungsgleich (Grade 5) wählen.
Ja. Die metallurgische Qualität ist gegeben. Regulatorische Validierung (Biokompatibilität, Sterilität, Zulassung) liegt beim Anwender bzw. beim Hersteller des Implantats.
Argon ≥ 99,9 % (Argon 4.6), optimaler Durchfluss ca. 2 l/min am Gerät, automatische Vor- und Nachströmung. Bei längeren Nähten zusätzlich Trailing-Shield empfohlen.
Ab 0,1 mm Wandstärke. Dünnere Titan-Folien sind möglich, brauchen aber eine speziell justierte Energie-Kurve. Probestück vorher empfohlen.
Ja, helium-leak-tauglich je nach Geometrie und Anforderung. Detail im Beitrag Hermetic Sealing mit Mikro-WIG-Schweißen.
Bei 0,1–0,3 mm Wandstärke 0,25-mm-Draht, bei 0,3–0,8 mm 0,3–0,5 mm, bei 0,8–2,0 mm 0,5–0,8 mm. Legierungsgleich.
Das Lampert-Applikations-Team unter [email protected]. Kostenfreie Musterschweißung mit schriftlichem Schweißbericht ist möglich.
Fazit: Wann Mikro-WIG-Schweißen für Titan die richtige Wahl ist
Für Einzelteile, Kleinserien, Reparaturen und Prototypen aus Titan Grade 1 bis Grade 23 liefert der Lampert Micro Arc Welder die metallurgische Qualität, die anspruchsvolle Branchen wie Medizintechnik, Forschung, Sensorik und Aerospace-Prototyping verlangen: silbrige Nähte ohne Versprödung, Materialstärken ab 0,1 mm, biokompatible Verbindungen, mobile Tisch-Bauform.
Für hochvolumige Großserien mit definierter Geometrie bleibt Faserlaser wirtschaftlich überlegen, siehe unseren Vergleich der beiden Verfahren. Die typische Praxis nutzt beide Technologien parallel: Mikro-WIG für Entwicklung, Reparatur und Kleinserie, Laser für die Hochvolumen-Produktion.
Für Probeschweißungen an Ihren Titan-Bauteilen erreichen Sie uns unter [email protected], ein schriftlicher Schweißbericht liegt jeder Musterschweißung bei.
Wie der Schweißimpuls grundsätzlich entsteht, erklärt das Lampert Schweißprinzip.