Titán rögzítő hatszögletű csavaranyák

A titán rögzítőrendszerek alapvető alkotóelemeként, titán hatlapú dióA fém egyedi fizikai és kémiai tulajdonságait kihasználva, pótolhatatlan előnyöket kínálnak olyan zord környezetekben, ahol a hagyományos fémanyák nehezen boldogulnak. Kritikus alkatrészré váltak olyan területeken, mint a repülőgépipar, a hajózás és a csúcskategóriás orvosi alkalmazások.

A titán sűrűsége mindössze 4.51 g/cm³, ami körülbelül 57%-a az acél sűrűségének. Ez lehetővé teszi a titán hatlapú anyák számára, hogy jelentősen csökkentsék a berendezés össztömegét, miközben megőrzik az illesztési szilárdságot. Szakítószilárdságuk elérheti a 441-1470 MPa-t, ami összehasonlítható a nagy szilárdságú acéléval, miközben kiváló korrózióállóságot biztosítanak. Korrozív közegben, például tengervízben, erős savakban és lúgokban sűrű oxidfilm (TiO₂) képződik a titán felületén, amely hatékonyan megakadályozza az aljzat további korrózióját. Ezenkívül a titán kiváló hőállósággal rendelkezik (stabil teljesítmény 300-550°C között). Ezek a tulajdonságok teszik a titán hatlapú anyákat előnyös rögzítőelemmé a csúcskategóriás gyártásban.

Titán hatszögletű anyák gyártása

A titán hatlapú anyák gyártása egy szisztematikus folyamat, amely ötvözi az anyagtudományt, a precíziós megmunkálást és a minőségellenőrzést. Több kulcsfontosságú technológiát igényel, beleértve a nyersanyag-szűrést, az alakítást, CNC megmunkálásés hőkezelésMinden egyes lépés szigorú ellenőrzést igényel a termék teljesítményének biztosítása érdekében.

Nyersanyagok és előkezelés

Az anyagminőség közvetlenül meghatározza a titán hatlapú anyák végső teljesítményét. A titánötvözet minőségének megválasztását az alkalmazás teljesítménykövetelményei alapján kell meghatározni. Az iparban gyakran használt titánötvözet minőségek közé tartozik a TA2 (tiszta titán), a TC4 (Ti-6Al-4V) és a TC11 (Ti-6Al-2Zr-1Mo-1V). A TC4 a legszélesebb körben használt titánötvözet minőség, mivel nagy szilárdságot, jó szívósságot és feldolgozhatóságot biztosít, így széles körben alkalmazható, beleértve a repülőgépi és hajózási ipart is. A TA2 tiszta titán kiváló korrózióállóságának és biokompatibilitásának köszönhetően széles körben használják orvosi berendezésekben és a vegyiparban. A TC11 kiváló magas hőmérsékleti ellenállásával alkalmas magas hőmérsékleten működő berendezésekhez.

A nyersanyagokat jellemzően titánrudak formájában szállítják. A felületet ezután megtisztítják a vízkőtől, olajtól és szennyeződésektől. A vízkövet pácolással lehet eltávolítani (jellemzően hidrogén-fluorid és salétromsav keverékével). Az olajat szerves oldószeres tisztítással vagy lúgos zsírtalanítással lehet eltávolítani. Végül a titánrudat az anya méretének megfelelő, meghatározott hosszúságú tuskókra vágják, ±0.5 mm-en belüli vágási pontossággal.

Alakítás

A formázás a titán tuskó hatszögletű anya alakúra formálásának folyamata. Elsősorban két technikára oszlik: hidegalakításra és melegalakításra.
A hidegalakítás kisebb méretekhez (jellemzően ≤24 mm névleges átmérőjű) és nagy képlékenységű titánötvözetekhez (például TA2 és TC4) alkalmas. Magas anyagkihasználási arányt kínál (több mint 95%), és a hidegalakító edzés javítja az anya felületi keménységét és szilárdságát. A titánötvözetek szobahőmérsékleten azonban gyenge képlékenységgel rendelkeznek. Ezért a hidegalakítás előtt a nyersdarabot lágyítani kell (700-800°C-on 1-2 órán át) a képlékenység javítása érdekében. Továbbá a formának nagy szilárdságú keményfémből (például WC-Co ötvözetből) kell készülnie, és kenni kell a súrlódás csökkentése, valamint a nyersdarab repedésének és a forma kopásának megakadályozása érdekében.

A melegkovácsolás nagyobb méretekhez (névleges átmérő > 24 mm) vagy nagy szilárdságú titánötvözetekhez (például TC11) alkalmas. Ez a technika magában foglalja a titán nyersdarab átkristályosodási hőmérséklet fölé (jellemzően 750-950 °C, a minőségtől függően) történő melegítését, hogy jelentősen növelje a képlékenységét, mielőtt a kovácsolás és alakítás megkezdődne.

CNC megmunkálás

A formázás után a félkész termék CNC megmunkáláson esik át a pontosság és a felületi minőség további javítása érdekében. Ez elsősorban belső menetvágást, hatszögletű felületsimítást és végfelület-megmunkálást foglal magában. A gyakori menetfeldolgozási módszerek a menetfúrás és a hengerlés. A menetfúrás kis volumenű gyártáshoz vagy nem szabványos menetekhez alkalmas, alacsony sebességet (10-20 fordulat/perc) és többszörös előtolást alkalmazva. A menethengerlés ezzel szemben nagyméretű gyártáshoz alkalmas. A hengerlőkerék extrudálja a nyers felületet a menet kialakításához, ami nagy hatékonyságot és kiváló felületi minőséget eredményez.

A hatszögletű felületek precíziós megmunkálása jellemzően CNC marást vagy köszörülést foglal magában, hogy biztosítsák a szabványoknak megfelelő méreteket, például a síkfelületek és a sarkok szélességét (pl. GB/T 6170-2015, „1. típusú hatszögletű anyák”). A tűrések általában az IT8-IT10 szabványokon belül szabályozottak. A síkfelület-megmunkálás esztergálással vagy köszörüléssel történik, hogy biztosítsák mindkét anyafelület párhuzamosságát és síklapúságát. A párhuzamossági hibának ≤0.02 mm/100 mm-nek kell lennie az összeszerelés során az egyenletes erő biztosítása érdekében.

Hőkezelés

A hőkezelés célja a titán hatszögletű anyák mechanikai tulajdonságainak beállítása, a feldolgozási feszültségek kiküszöbölése és megbízhatóságuk javítása. A gyakori eljárások közé tartozik a lágyítás és az oldatos öregítés. A lágyítás a legszélesebb körben alkalmazott hőkezelési technika, amelyet elsősorban a hidegalakítás és a CNC megmunkálás során keletkező belső feszültségek kiküszöbölésére használnak, javítva az anyag képlékenységét és szívósságát. A hőkezelési paramétereket a titánötvözet minősége határozza meg: a TA2 tiszta titánt 600-700°C-on lágyítják, 1-3 órán át ezen a hőmérsékleten tartják, majd levegővel hűtik; a TC4 titánötvözetet 700-800°C-on lágyítják, 1-2 órán át ezen a hőmérsékleten tartják, majd kemencében hűtik. A lágyítás jelentősen csökkenti a titán hatszögletű anyák belső feszültségét, megakadályozva a deformációt és a repedést a későbbi feldolgozás vagy felhasználás során.

A nagy szilárdságot igénylő alkalmazásokhoz a titánötvözetű anyák oldóöregítési kezelést igényelnek. Példaként a TC4 esetében az oldóöregítést 920-950°C-on végzik, 30-60 percig tartják, majd vízzel lehűtik, hogy az ötvözőelemek teljesen feloldódjanak és túltelített szilárd oldatot képezzenek. Az öregítő kezelést ezután 450-550°C-on végzik, 4-8 órán át tartják, majd levegőn hűtik, hogy egy finom erősítő fázis (α fázis) váljon ki, ami az anya szakítószilárdságát több mint 900 MPa-ra növeli. Az oldóöregítési kezelés azonban csökkenti az anyag képlékenységét, ezért a tényleges üzemi körülmények alapján egyensúlyt kell fenntartani a szilárdság és a szívósság között.