Kundenspezifische Gr5-Titan-Befestigungselemente

Gr5 Titan (Ti-6Al-4V), die am häufigsten verwendete Sorte in der Familie der Titanlegierungen, ist das Material der Wahl für die Herstellung kundenspezifischer Verbindungselemente. Die Titanlegierung Gr6 besteht aus 4 % Aluminium, 5 % Vanadium und dem Rest Titan und erbt die geringe Dichte (ungefähr halb so hoch wie Stahl) und die ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit von reinem Titan. Durch das Legieren werden jedoch die Festigkeit (Zugfestigkeit über 860 MPa) und die Hochtemperaturstabilität (Dauerbetrieb bei 300–400 °C) erheblich verbessert, sodass ein perfektes Gleichgewicht zwischen den beiden Kernanforderungen – geringes Gewicht und hohe Festigkeit – erreicht wird. Die kundenspezifische Herstellung von Verbindungselementen aus Gr5-Titan erfordert mehr als nur das Befolgen einer Zeichnung; sie erfordert vielmehr eine umfassende Optimierung des gesamten Prozesses, von Materialien und Design bis hin zu Herstellung und Qualitätskontrolle, unter Berücksichtigung der spezifischen Belastungsbedingungen, Umgebungsmedien und Installationsanforderungen des Anwendungsszenarios.

Threads sind der Kern von Titanverschluss Verbindungen, die eine garantierte Profilgenauigkeit, Steigungstoleranz und Oberflächenrauheit erfordern. Die Gewindebearbeitung aus Titanlegierung Gr5 ist anspruchsvoll und erfordert besondere Aufmerksamkeit auf die folgenden technischen Schlüsselpunkte:

Gewindebearbeitung

Kleine Gewinde (M2–M8): Das „Gewindewalzen“-Verfahren, bei dem eine Walzplatte zum Extrudieren verwendet wird, ist hocheffizient und kann eine Gewindeoberflächenrauheit von Ra 1.6 μm erreichen.

Große oder feine Gewinde (M10 und größer, Steigung ≤1mm): Die „Drehen + GewindeschneidenEs wird ein „Roll“- oder „Walz“-Verfahren verwendet. Zum Drehen werden Hartmetallwerkzeuge (z. B. WC-Co-Werkzeuge) bei einer Schnittgeschwindigkeit von 5–10 m/min benötigt (um Werkzeugverschleiß durch zu hohe Temperaturen zu vermeiden). Zum Gewindeschneiden werden spezielle Gewindebohrer aus Titanlegierungen und die Anwendung von Hochdruck-Schneidflüssigkeit benötigt, um ein Festkleben des Werkzeugs zu vermeiden.

Schaftbearbeitung: Für Schäfte, die eine hohe Präzision erfordern (z. B. Toleranz h6), ist ein Schleifprozess mit einer Schleifscheibe aus kubischem Bornitrid (CBN) bei einer kontrollierten Schleifgeschwindigkeit von 30–40 m/s erforderlich. Dadurch wird eine Schaftrundheit von ≤ 0.005 mm und eine Geradheit von ≤ 0.01 mm/m gewährleistet.

Wärmebehandlung

Wärmebehandlung ist der Kernprozess, der die mechanischen Eigenschaften von Gr5-Titanbefestigungen bestimmt. Das Glühen oder Lösungsaltern sollte je nach Anwendungsanforderungen ausgewählt werden.

Glühen: Geeignet für normale Belastungen. Ziel ist die Reduzierung der Härte, die Beseitigung bearbeitungsbedingter Spannungen und die Stabilisierung der Mikrostruktur. Parameter: Temperatur 650–700 °C, 2–4 Stunden halten, anschließend Ofenkühlung (Abkühlrate ≤ 50 °C/h). Das geglühte Material weist eine Härte von ca. HB 300–320 und eine gute Zähigkeit (Schlagenergie ≥ 30 J) auf.

Lösungsalterung: Geeignet für Anwendungen mit hoher Belastung (z. B. Strukturteile in der Luft- und Raumfahrt) zur Erhöhung der Festigkeit. Parameter: Erster Schritt: Lösungsglühen (Temperatur 950–980 °C, Haltezeit 30–60 Minuten, Abschrecken in Wasser). Zweiter Schritt: Alterungsbehandlung (Temperatur 500–550 °C, Haltezeit 4–8 Stunden, Abkühlen an der Luft). Nach der Behandlung kann die Zugfestigkeit 1100–1200 MPa erreichen und die Härte liegt bei etwa 380–400 HB, die Zähigkeit nimmt jedoch leicht ab (Schlagenergie ≥ 20 J).