Egyedi Gr5 titán rögzítőelemek

Gr5 titán (Ti-6Al-4V), a titánötvözet-család legszélesebb körben használt minősége, az egyedi kötőelemek gyártásának választott anyaga. A 6% alumíniumból, 4% vanádiumból és a fennmaradó rész titánból álló Gr5 titánötvözet örökli a tiszta titán alacsony sűrűségét (körülbelül a fele az acél sűrűségének) és kiváló korrózióállóságát. Az ötvözés azonban jelentősen növeli szilárdságát (szakítószilárdsága meghaladja a 860 MPa-t) és magas hőmérsékleti stabilitását (hosszú távú működésre képes 300-400 °C-on), tökéletes egyensúlyt érve el a két alapvető követelmény, a könnyű súly és a nagy szilárdság között. A Gr5 titán kötőelemek egyedi gyártása többet igényel, mint pusztán egy rajz követését; inkább a teljes folyamat átfogó optimalizálását igényli, az anyagoktól és a tervezéstől a gyártásig és a minőségellenőrzésig, figyelembe véve az alkalmazási forgatókönyv konkrét terhelési feltételeit, környezeti közegét és telepítési követelményeit.

A szálak alkotják a lényegét titán rögzítőelem csatlakozások, amelyek garantált profilpontosságot, menetemelkedés-tűrést és felületi érdességet igényelnek. A Gr5 titánötvözet menetmegmunkálása kihívást jelent, ezért különös figyelmet kell fordítani a következő műszaki kulcsfontosságú pontokra:

Menet megmunkálás

Kis méretű menetek (M2-M8): A „menethengerlési” eljárás, amely során hengerlőlapot használnak az extrudáláshoz, rendkívül hatékony, és Ra 1.6 μm menetfelületi érdességet érhet el.

Nagyméretű vagy finom menetemelkedésű menetek (M10 és nagyobb, menetemelkedés ≤1 mm): A „esztergálás + menetfúrás„” vagy „hengerlő”” eljárást alkalmaznak. Az esztergáláshoz keményfém szerszámokra (például WC-Co szerszámokra) van szükség 5-10 m/perc forgácsolási sebességgel (a túlzott hőmérséklet okozta szerszámkopás elkerülése érdekében). A menetfúráshoz speciális titánötvözetből készült menetfúrókra és nagynyomású vágófolyadék alkalmazására van szükség a szerszám beragadásának csökkentése érdekében.

Szármegmunkálás: A nagy pontosságot igénylő (pl. h6 tűréshatárú) szárak esetében köbös bór-nitrid (CBN) köszörűkoronggal, 30-40 m/s szabályozott köszörülési sebességgel történő köszörülési folyamatra van szükség. Ez ≤0.005 mm szárkerekességet és ≤0.01 mm/m egyenességet biztosít.

Hőkezelés

Hőkezelés az a fő folyamat, amely meghatározza a Gr5 titán kötőelemek mechanikai tulajdonságait. A lágyítást vagy az oldóöregítést az alkalmazás követelményei alapján kell kiválasztani.

Lágyítás: Normál terhelésű alkalmazásokhoz alkalmas, célja a keménység csökkentése, a megmunkálás okozta feszültségek kiküszöbölése és a mikroszerkezet stabilizálása. Paraméterek: Hőmérséklet 650-700°C, 2-4 órán át tartó tartás, majd kemencében történő hűtés (hűtési sebesség ≤50°C/óra). A lágyított anyag keménysége körülbelül HB 300-320, szívóssága pedig jó (ütési energia ≥30 J).

Oldószeres öregítés: Nagy terhelésű alkalmazásokhoz (pl. repülőgépipari szerkezeti alkatrészek) alkalmas a szilárdság növelésére. Paraméterek: Első lépés: oldatkezelés (hőmérséklet 950-980℃, tartási idő 30-60 perc, vízzel történő hűtés). Második lépés: öregítő kezelés (hőmérséklet 500-550℃, tartási idő 4-8 óra, levegőhűtés). A kezelés után a szakítószilárdság elérheti a 1100-1200 MPa-t, a keménység pedig körülbelül HB 380-400, de a szívósság kissé csökken (ütési energia ≥ 20J).