Boulons en titane pour moto

Les broches en titane, généralement de forme cylindrique et élancée, jouent un rôle essentiel dans l'industrie, notamment pour la connexion, le positionnement et la fixation. Le titane ou les alliages de titane confèrent aux broches en titane d'excellentes propriétés. D'un point de vue microscopique, la structure cristalline et la disposition atomique à l'intérieur de la broche en titane déterminent ses performances macroscopiques. Par exemple, la structure cristalline hexagonale compacte confère au titane pur de bonnes propriétés de mise en œuvre et une certaine résistance. Après l'alliage, l'ajout de différents éléments d'alliage modifie la structure cristalline et la force de liaison entre les atomes, améliorant ainsi considérablement les performances globales de la broche en titane.

Nuances de titane

À l'échelle internationale, notamment selon les normes de l'American Society for Testing and Materials (ASTM), il existe une grande variété de nuances de titane et d'alliages de titane. Chaque nuance convient à la fabrication de broches en titane dans différents scénarios grâce à sa composition chimique et ses caractéristiques de performance uniques.

Gr1 (titane pur): En tant que nuance de titane pur la plus basique, il présente une grande pureté et une faible teneur en impuretés. Sa résistance est relativement faible, mais il présente une excellente plasticité et une excellente formabilité. Il est utilisé dans certaines applications où les exigences de résistance sont faibles, comme certaines petites broches de connexion en titane à l'intérieur d'équipements électroniques.

Gr2 (titane pur)Il s'agit d'une nuance de titane pur largement utilisée dans l'industrie. Sa limite d'élasticité est d'environ 240 MPa et sa résistance à la traction est comprise entre 345 et 485 MPa. Il offre un bon équilibre entre résistance, plasticité et résistance à la corrosion. Il est souvent utilisé pour la fabrication de broches de connexion et de positionnement en titane, etc., dans les équipements industriels courants, comme les broches en titane pour les raccordements de pipelines chimiques.

Gr5 (Ti-6Al-4V)Il s'agit de la nuance d'alliage de titane la plus couramment utilisée, représentant plus de 50 % de tous les alliages de titane. Il contient 6 % d'aluminium et 4 % de vanadium et appartient à la famille des alliages de titane α+β. Il présente une résistance élevée (résistance à la traction pouvant atteindre plus de 900 MPa), une bonne ténacité et une bonne résistance à la fatigue, ainsi qu'une excellente résistance à la corrosion. Il est largement utilisé dans les axes de connexion en titane clés du secteur aérospatial, notamment pour l'assemblage de pièces de moteurs d'avion, l'assemblage d'ailes et de fuselages, et pour les pièces de course automobile, qui exigent des exigences très élevées en termes de résistance et de résistance à la corrosion.

Gr9 (Ti-3Al-2.5V)Alliage de titane de type quasi-α. Contient 3 % d'aluminium et 2.5 % de vanadium, et sa résistance se situe entre le titane pur et le Gr5. Il présente de bonnes propriétés de transformation à froid et peut être transformé à froid en tubes. Il est souvent utilisé pour la fabrication d'axes en titane pour les pièces de vélo, ainsi que pour la connexion d'axes en titane pour certains équipements sportifs, soumis à des exigences spécifiques de poids et de résistance.

Fabrication de broches en titane

ForgerLe forgeage consiste à chauffer un lingot d'alliage de titane à une température appropriée et à appliquer une pression pour le déformer plastiquement, afin d'obtenir une ébauche de broche en titane de la forme et des dimensions souhaitées. Pour l'alliage de titane de type α, la température de forgeage est généralement comprise entre 850 et 1000 5 °C ; pour l'alliage de titane de type α+β, tel que Gr900, elle est généralement comprise entre 1050 et XNUMX XNUMX °C. Le forgeage affine les grains de la billette et densifie la structure, améliorant ainsi considérablement la résistance et la ténacité de la broche en titane. Par exemple, les grandes broches en titane utilisées dans l'aéronautique nécessitent souvent plusieurs forges pour contrôler précisément la déformation et la température de forgeage afin de garantir une structure interne uniforme et de répondre à des exigences de performances élevées.

Usinage CNC: L'usinage CNC est le maillon clé pour créer davantage l'ébauche de broche en titane forgée en une broche en titane finie, comprenant principalement tournant, fraisage, forage, broyageEn tournage, la faible usinabilité de l'alliage de titane entraîne une usure rapide de l'outil. Il est donc nécessaire de sélectionner des outils adaptés, tels que des outils en carbure, et d'optimiser les paramètres de coupe, notamment en réduisant la vitesse de coupe (généralement de 30 à 80 m/min), en augmentant l'avance et la profondeur de coupe. En fraisage, pour garantir la précision d'usinage et la qualité de surface, une technologie de fraisage à grande vitesse est nécessaire. Le nombre de dents, la géométrie et le fluide de coupe de la fraise doivent être soigneusement sélectionnés. En perçage, il convient de prêter attention au choix des forets et à la lubrification par refroidissement afin d'éviter la casse du foret et les défauts de qualité des parois du trou. La rectification est utilisée lorsque la rugosité de surface et la précision dimensionnelle des broches en titane sont extrêmement élevées. En sélectionnant des meules et des paramètres de rectification appropriés, on obtient une qualité de surface miroir.

Frappe à froidLa frappe à froid consiste à appliquer une force d'impact sur un fil ou une tige de titane à travers un moule à température ambiante, ce qui provoque une déformation plastique dans la cavité du moule, permettant ainsi le formage et la fabrication de broches en titane en une seule opération. Elle est adaptée à la production de grandes quantités de broches en titane de petite taille. La frappe à froid présente les avantages suivants : rendement élevé, taux d'utilisation élevé des matériaux, grande précision dimensionnelle et bonne qualité de surface.

Services de finition

AnodisationL'anodisation consiste à placer une tige en titane comme anode dans un électrolyte spécifique et à former un film d'oxyde à sa surface par application d'un courant externe. Dans un électrolyte à l'acide sulfurique, la tension est contrôlée entre 10 et 20 V et la température entre 15 et 25 °C pour former un film d'oxyde d'une épaisseur de 1 à 5 μm. Ce film d'oxyde permet non seulement d'améliorer la résistance à la corrosion de la tige en titane, mais aussi de lui donner différentes couleurs, comme le jaune doré, le bleu, etc., en ajustant les paramètres du procédé, afin d'en améliorer l'esthétique et la décoration.

Placage chimiqueLe placage chimique consiste à réduire et à déposer des ions métalliques dans une solution de sel métallique à la surface d'une broche en titane, à l'aide d'un agent réducteur, sans courant externe, pour former un revêtement métallique. Par exemple, lors du nickelage chimique, une solution contenant du sel de nickel, un agent réducteur (tel que l'hypophosphite de sodium) et un agent chélateur déclenche une réaction de réduction des sites catalytiques actifs à la surface de la broche en titane, provoquant le dépôt d'ions nickel à la surface et la formation d'un revêtement de nickel uniforme. La couche de nickelage chimique présente une bonne résistance à la corrosion, à l'usure et une bonne conductivité, ce qui améliore les performances des broches en titane dans des environnements spécifiques. Elle est souvent utilisée pour connecter les broches en titane des composants électroniques et protéger la surface des broches en titane des capteurs automobiles.

EnrobageUn revêtement fonctionnel est appliqué à la surface de la broche en titane par dépôt physique en phase vapeur (PVD) ou dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Les procédés PVD, tels que le revêtement par évaporation sous vide et le revêtement par pulvérisation cathodique, permettent de déposer des revêtements en nitrure de titane (TiN) et en carbure de titane (TiC) à la surface de la broche. Ces revêtements présentent une dureté élevée, un faible coefficient de frottement et une bonne résistance à l'usure, ce qui améliore considérablement la durée de vie de la broche en titane. Le CVD utilise des composés métalliques gazeux qui se décomposent à haute température et un catalyseur pour se déposer à la surface de la broche en titane afin de former un revêtement. Ce procédé permet d'obtenir des revêtements de haute qualité avec une forte adhérence au substrat, mais son coût est relativement élevé.

Application de broches en titane

Industrie aerospatialePar exemple, dans la liaison entre les aubes et les roues du compresseur, les axes en titane jouent un rôle essentiel. Lorsque le compresseur tourne à grande vitesse, les aubes sont soumises à d'importantes forces centrifuges, aérodynamiques et vibratoires. Les axes en titane doivent présenter une résistance élevée, une grande résistance à la fatigue et une bonne résistance aux températures élevées pour garantir la stabilité et la fiabilité de la liaison entre les aubes et la roue. Les axes en titane en alliage de titane Gr5 répondent à ces exigences strictes et garantissent un fonctionnement stable et durable du moteur dans des environnements difficiles, caractérisés par des températures, des pressions et des vitesses élevées.

Implants orthopédiquesLes broches en titane sont souvent utilisées pour la fixation des fractures et les arthroplasties. Par exemple, pour la fixation des plaques osseuses, elles les fixent fermement à l'os et favorisent la cicatrisation du site de fracture. Le titane présente une bonne biocompatibilité, ne provoque pas de rejet immunitaire et sa résistance répond aux exigences mécaniques de la fixation osseuse, ce qui en fait un matériau idéal pour les implants orthopédiques.

Course (moto)Dans la fabrication de voitures de course, pour atteindre des performances optimales, les exigences de légèreté et de résistance des pièces sont extrêmement élevées. Les axes en titane sont largement utilisés dans des pièces clés telles que la suspension, le moteur et la transmission des voitures de course. Ils résistent aux chocs et aux vibrations importants générés par le fonctionnement à grande vitesse du moteur, tout en réduisant son poids et en améliorant le rapport poids/puissance.

Équipement électroniqueLes broches en titane sont souvent utilisées pour la connexion de composants miniaturisés et légers. Par exemple, elles permettent de connecter les composants internes des smartphones, et de fixer la carte mère et la coque des ordinateurs portables. La haute résistance et la résistance à la corrosion des broches en titane garantissent la fiabilité des composants de connexion des appareils électroniques lors d'une utilisation quotidienne et de fréquentes ouvertures et fermetures.

Sports Les goupilles en titane sont également largement utilisées dans la fabrication d'articles de sport haut de gamme, tels que les vélos, les clubs de golf, les raquettes de tennis, etc. Sur les vélos, elles servent à relier les composants du cadre, réduisant ainsi le poids du vélo et améliorant le confort de conduite et la maniabilité. Sur les clubs de golf, elles servent à fixer la tête et le manche du club. Leur grande résistance et leur bonne élasticité améliorent les performances de frappe et offrent aux athlètes une meilleure expérience d'utilisation.

Les broches en titane, en tant que connecteur métallique haute performance, ont démontré une importance irremplaçable en raison de leur large application dans de nombreux domaines tels que l'aérospatiale, les dispositifs médicaux et la fabrication automobile.