Motorrad Titan Bolzenstift

Titanstifte haben meist eine schlanke Zylinderform und spielen in der Industrie eine Schlüsselrolle, beispielsweise bei der Verbindung, Positionierung und Befestigung. Titan oder Titanlegierungen verleihen Titanstiften viele hervorragende Eigenschaften. Mikroskopisch betrachtet bestimmen die Kristallstruktur und die atomare Anordnung im Inneren des Titanstifts seine makroskopische Leistung. Beispielsweise verleiht die dicht gepackte hexagonale Kristallstruktur reinem Titan gute Verarbeitungseigenschaften und eine gewisse Festigkeit. Nach dem Legieren verändert die Zugabe verschiedener Legierungselemente die Kristallstruktur und die Bindungskraft zwischen den Atomen und verbessert so die Gesamtleistung des Titanstifts deutlich.

Titansorten

International, insbesondere nach den Standards der American Society for Testing and Materials (ASTM), gibt es eine große Vielfalt an Titan- und Titanlegierungssorten. Jede Sorte eignet sich aufgrund ihrer einzigartigen chemischen Zusammensetzung und Leistungsmerkmale für die Herstellung von Titanstiften in unterschiedlichen Szenarien.

Gr1 (Reintitan): Als einfachste reine Titansorte weist es eine hohe Reinheit und einen geringen Verunreinigungsgehalt auf. Die Festigkeit ist relativ gering, aber es weist eine ausgezeichnete Plastizität und Formbarkeit auf und wird in einigen Anwendungen eingesetzt, bei denen keine hohen Festigkeitsanforderungen gestellt werden, beispielsweise bei kleinen Titan-Verbindungsstiften in elektronischen Geräten.

Gr2 (Reintitan): Es handelt sich um eine reine Titansorte, die in der Industrie weit verbreitet ist. Die Streckgrenze liegt bei ca. 240 MPa und die Zugfestigkeit zwischen 345 und 485 MPa. Es bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Festigkeit, Plastizität und Korrosionsbeständigkeit. Es wird häufig zur Herstellung von Verbindungs- und Positionierungsstiften aus Titan in allgemeinen Industrieanlagen verwendet, beispielsweise für die Verbindung von Chemierohrleitungen.

Gr5 (Ti-6Al-4 V): Dies ist die am häufigsten verwendete Titanlegierung und macht mehr als 50 % aller Titanlegierungen aus. Sie enthält 6 % Aluminium und 4 % Vanadium und gehört zur Titanlegierung des α+β-Typs. Sie weist eine hohe Festigkeit (Zugfestigkeit bis über 900 MPa), gute Zähigkeit und Dauerfestigkeit sowie eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf. Sie wird häufig für wichtige Verbindungsstifte aus Titan in der Luft- und Raumfahrt verwendet, beispielsweise für die Verbindung von Flugzeugtriebwerksteilen, die Verbindung von Tragflächen mit Flugzeugrümpfen sowie für Titanstifte in Automobilrennteilen mit extrem hohen Anforderungen an Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Gr9 (Ti-3Al-2.5 V): Nahezu α-Titanlegierung. Enthält 3 % Aluminium und 2.5 % Vanadium. Die Festigkeit liegt zwischen der von reinem Titan und Gr5. Die Legierung ist gut kaltverarbeitbar und kann kalt zu Rohren verarbeitet werden. Sie wird häufig zur Herstellung von Titanstiften in Fahrradteilen sowie zur Verbindung von Titanstiften in Sportgeräten verwendet, die bestimmte Anforderungen an Gewicht und Festigkeit stellen.

Herstellung von Titanstiften

SchmiedenSchmieden bedeutet, den Titanlegierungsblock auf eine geeignete Temperatur zu erhitzen und durch Druck plastisch zu verformen, um einen Titanstiftrohling in der gewünschten Form und Größe zu erhalten. Für α-Titanlegierungen liegt die Schmiedetemperatur üblicherweise bei 850–1000 °C; für α+β-Titanlegierungen wie Gr5 liegt sie üblicherweise bei 900–1050 °C. Beim Schmieden werden die Körner im Block verfeinert und die Struktur dichter, wodurch die Festigkeit und Zähigkeit des Titanstifts deutlich verbessert werden. Beispielsweise müssen große Titanstifte, die in der Luft- und Raumfahrt verwendet werden, oft mehrere Schmiedevorgänge durchlaufen, um Verformungsgrad und Schmiedetemperatur präzise zu kontrollieren und so eine gleichmäßige innere Struktur zu gewährleisten und hohe Leistungsanforderungen zu erfüllen.

CNC Dienstleister: Die CNC-Bearbeitung ist das Schlüsselglied, um den geschmiedeten Titanstiftrohling weiter zu einem fertigen Titanstift zu verarbeiten, hauptsächlich einschließlich Drehung, Mahlen, Bohrung, Mahlenusw. Beim Drehen verschleißen die Werkzeuge aufgrund der schlechten Bearbeitbarkeit von Titanlegierungen schnell. Daher müssen geeignete Werkzeuge, beispielsweise Hartmetallwerkzeuge, ausgewählt und die Schnittparameter optimiert werden, beispielsweise durch Reduzierung der Schnittgeschwindigkeit (normalerweise 30–80 m/min), Erhöhung des Vorschubs und der Schnitttiefe. Beim Fräsen ist zur Sicherstellung von Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität Hochgeschwindigkeitsfrästechnologie erforderlich, und Zähnezahl, Geometrie und Schneidflüssigkeit des Fräsers müssen mit Bedacht ausgewählt werden. Beim Bohren muss auf die Auswahl des Bohrers und der Kühlschmierung geachtet werden, um Bohrerbrüche und Qualitätsmängel an den Lochwänden zu vermeiden. Schleifen wird dann eingesetzt, wenn die Oberflächenrauheit und Maßgenauigkeit von Titanstiften extrem hoch sind. Durch Auswahl geeigneter Schleifscheiben und Schleifparameter kann eine spiegelglatte Oberfläche erzielt werden.

Kalte ÜberschriftKaltstauchen bedeutet, bei Raumtemperatur durch eine Form Schlagkraft auf Titandrähte oder Titanstäbe auszuüben, sodass diese im Formhohlraum plastisch verformt werden. Dadurch entstehen Titanstifte in einem Arbeitsgang. Es eignet sich für die Herstellung großer Mengen kleiner Titanstifte. Kaltstauchen bietet die Vorteile hoher Effizienz, hoher Materialausnutzung, hoher Maßgenauigkeit und guter Oberflächenqualität.

Finishing-Services

EloxierenBeim Eloxieren wird ein Titanstift als Anode in einen speziellen Elektrolyten gelegt und durch Anlegen eines externen Stroms eine Oxidschicht auf seiner Oberfläche gebildet. In einem Schwefelsäureelektrolyten wird die Spannung auf 10–20 V und die Temperatur auf 15–25 °C geregelt, um eine Oxidschicht mit einer Dicke von 1–5 μm zu bilden. Diese Oxidschicht verbessert nicht nur die Korrosionsbeständigkeit des Titanstifts, sondern verleiht ihm durch Anpassung der Prozessparameter auch verschiedene Farben wie Goldgelb, Blau usw., um die Ästhetik und den dekorativen Effekt zu verbessern.

Chemische BeschichtungChemisches Plattieren bedeutet, Metallionen in einer Metallsalzlösung mithilfe eines Reduktionsmittels ohne externe Stromzufuhr auf der Oberfläche des Titanstifts zu reduzieren und abzuscheiden, um eine Metallbeschichtung zu bilden. Beispielsweise lösen beim chemischen Vernickeln in einer Beschichtungslösung, die Nickelsalz, ein Reduktionsmittel (z. B. Natriumhypophosphit) und einen Chelatbildner enthält, die katalytisch aktiven Zentren auf der Oberfläche des Titanstifts eine Reduktionsreaktion aus. Dadurch lagern sich Nickelionen auf der Oberfläche ab und bilden eine gleichmäßige Nickelbeschichtung. Die chemische Vernickelung weist eine gute Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und Leitfähigkeit auf, was die Leistung von Titanstiften in speziellen Umgebungen verbessern kann. Sie wird häufig zum Verbinden von Titanstiften in elektronischen Bauteilen und zum Schutz der Oberfläche von Titanstiften in Fahrzeugsensoren verwendet.

Beschichtung: Eine Funktionsbeschichtung wird mittels physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD) oder chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) auf die Oberfläche des Titanstifts aufgebracht. PVD-Verfahren wie Vakuumverdampfung und Sputterbeschichtung können Titannitrid- (TiN) und Titancarbid- (TiC) Beschichtungen auf der Oberfläche des Titanstifts abscheiden. Diese Beschichtungen zeichnen sich durch hohe Härte, niedrigen Reibungskoeffizienten und gute Verschleißfestigkeit aus, was die Lebensdauer des Titanstifts deutlich verbessern kann. Bei der CVD werden gasförmige Metallverbindungen unter hohen Temperaturen zersetzt und Katalysatoren auf der Oberfläche des Titanstifts abgeschieden, um eine Beschichtung zu bilden. Dadurch können hochwertige Beschichtungen mit starker Haftung zum Substrat erzeugt werden, die Kosten sind jedoch relativ hoch.

Titanstift-Anwendung

Luft- und RaumfahrtTitanstifte spielen beispielsweise bei der Verbindung zwischen Kompressorschaufeln und Laufrädern eine wichtige Rolle. Bei hohen Drehzahlen des Kompressors sind die Schaufeln enormen Fliehkräften, aerodynamischen Kräften und Vibrationen ausgesetzt. Titanstifte müssen eine hohe Festigkeit, Dauerfestigkeit und gute Temperaturbeständigkeit aufweisen, um eine stabile und zuverlässige Verbindung zwischen Schaufeln und Laufrad zu gewährleisten. Titanstifte aus der Titanlegierung Gr5 erfüllen diese hohen Anforderungen und gewährleisten einen langfristig stabilen Motorbetrieb in rauen Umgebungen mit hohen Temperaturen, hohem Druck und hohen Drehzahlen.

Orthopädische ImplantateTitanstifte werden häufig bei Frakturfixierungen und Gelenkersatzoperationen eingesetzt. Beispielsweise fixieren Titanstifte bei der Fixierung von Knochenplatten die Knochenplatten fest am Knochen und unterstützen so die Heilung der Frakturstelle. Titan ist gut biokompatibel, verursacht keine Immunabstoßung im menschlichen Körper und seine Festigkeit erfüllt die mechanischen Anforderungen der Knochenfixierung. Dies macht es zu einem idealen Material für orthopädische Implantate.

Rennen (Motorrad): Um bei der Herstellung von Rennwagen die maximale Leistung zu erzielen, werden extrem hohe Anforderungen an das geringe Gewicht und die hohe Festigkeit der Teile gestellt. Titanstifte werden häufig in wichtigen Teilen wie dem Aufhängungssystem, dem Motor und dem Getriebe von Rennwagen verwendet. Sie widerstehen den enormen Stößen und Vibrationen, die durch den Hochgeschwindigkeitsbetrieb des Motors entstehen, reduzieren gleichzeitig das Motorgewicht und verbessern das Leistungsgewicht.

Elektronische GeräteTitanstifte werden häufig für miniaturisierte und leichte Komponentenverbindungen verwendet. Beispielsweise werden damit die internen Strukturteile von Smartphones verbunden und das Motherboard und das Gehäuse von Laptops fixiert. Die hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Titanstiften gewährleistet die Zuverlässigkeit der Verbindungsteile elektronischer Geräte im täglichen Gebrauch und bei häufigem Öffnen und Schließen.

SportsTitanstifte werden auch häufig bei der Herstellung hochwertiger Sportartikel wie Fahrrädern, Golfschlägern und Tennisschlägern verwendet. Bei Fahrrädern dienen Titanstifte zur Verbindung von Rahmenkomponenten, wodurch das Gewicht des Fahrrads reduziert und Fahrkomfort und Handling verbessert werden. Bei Golfschlägern werden Titanstifte zur Befestigung von Schlägerkopf und Schaft verwendet. Ihre hohe Festigkeit und gute Elastizität verbessern die Schlagleistung und sorgen für ein angenehmeres Fahrerlebnis.

Titanstifte haben als Hochleistungsmetallverbindungselemente aufgrund ihrer breiten Anwendung in vielen Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik und der Automobilherstellung eine unersetzliche Bedeutung bewiesen.