Vorteile von Schrauben aus Titanlegierung

Schrauben aus Titanlegierungen werden hauptsächlich in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt und sind auf dem allgemeinen Markt relativ selten, sodass viele Menschen mit ihnen nicht sehr vertraut sind. Hier sind die Hauptvorteile vonSchrauben aus Titanlegierung.

Titanlegierungsschrauben basieren auf Titan, wobei die Hauptlegierungselemente Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff sind. Diese Elemente verleihen Schrauben aus Titanlegierung eine sehr hohe Festigkeit und ermöglichen eine stabile Leistung bei hohen Temperaturen ohne Beeinträchtigung in rauen Umgebungen. Bei Raumtemperatur kann die Zugfestigkeit von Schrauben aus Titanlegierung 540 MPa erreichen, mit einer Brinell-Härte (HB) von etwa 200. Wenn Designanpassungen erforderlich sind, können diese Legierungselemente durch Vakuumglühen reguliert oder entfernt werden.

Schrauben aus Titanlegierung haben auch gewisse Nachteile: Sie weisen eine geringe Duktilität auf. Aufgrund ihrer Legierungszusammensetzung weist das Material eine hohe Härte auf, wodurch eine plastische Verformung mit Standardformen schwierig ist. Daher müssen Schrauben aus Titanlegierung geglüht und einer Lösungsbehandlung unterzogen werden. Das Glühen reduziert die Härte, während die Lösungsbehandlung innere Spannungen abbaut, was zu einer stabileren Leistung führt und Brüche während des Betriebs verhindert. Das Drehen von Titanlegierungen erfordert sehr leistungsstarke Werkzeuge, da das Material hart ist, zu Aufbauschneiden neigt und eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist. Während des Schneidens kann sich die Materialstruktur verändern und Späne neigen dazu, sich um das Werkzeug zu wickeln. Wenn eine Drehbearbeitung erforderlich ist, werden für bessere Ergebnisse Diamantwerkzeuge empfohlen.

Obwohl Schrauben aus Titanlegierung hart sind, können ihre Oberflächen leicht zerkratzt werden. Daher gelten beim Drehen strenge Spannanforderungen: Die Spannkraft darf nicht zu hoch sein und zur Schmierung und Kühlung muss hochwertige Schneidflüssigkeit verwendet werden.

Im Vergleich zu Schrauben aus Standardmaterial sind Schrauben aus Titanlegierung sehr teuer. Hohe Materialkosten und schwierige Verarbeitung sind die Hauptgründe. Schrauben aus Titanlegierungen werden hauptsächlich in der Luft- und Raumfahrtausrüstung verwendet, wobei die Nachfrage in der allgemeinen Industrie gering ist. andernfalls wären die Gesamtkosten basierend auf dem typischen Verbindungselementverbrauch extrem hoch.

Um den Preisunterschied zu zeigen: ein StandardM8×25-Schraube aus Kohlenstoffstahlkostet etwa 0,2 RMB, eine Version aus Edelstahl etwa 0,5 RMB, während eine Version aus Titanlegierung über 2 RMB kostet.

Die meisten herkömmlichen Schrauben werden durch Kaltstauchen hergestellt. Beim Kaltstauchen wird Stahl bei Raumtemperatur mithilfe von Matrizen in Form gepresst. Da Metalle bereits über eine hohe Härte und mechanische Eigenschaften verfügen, erfordert das Kaltstauchen einen hohen Umformdruck. Kleine Schrauben sind relativ einfach, aber große Schrauben über M12 müssen bei Mehrstationen-Kaltköpfen hergestellt werden.

Es gibt vier Hauptbearbeitungsmethoden für Schrauben aus Titanlegierung. Die erste ist das Drehen. Frühere Schrauben und Gewinde aus Titanlegierungen wurden auf Drehmaschinen bearbeitet, diese Methode ist jedoch kostspielig und wenig ertragreich. Mittlerweile ist es weitgehend veraltet und wird nur noch für Schrauben aus nicht standardmäßigen Titanlegierungen verwendet. Das zweite Verfahren ist das Warmschmieden, das im Gegensatz zum Kaltstauchen funktioniert: Das Material wird glühend heiß erhitzt, bevor es in Form gepresst wird. Dies wird verwendet, wenn der Gerätedruck für eine Verformung bei Raumtemperatur nicht ausreicht. Warmschmieden wird immer noch verwendet, jedoch nur für Schrauben aus einigen gängigen Materialien. Das dritte ist das Gießen. Diese Methode wird nicht mehr für Standardschrauben aus Titanlegierung verwendet, sondern nur noch gelegentlich für große Ringschrauben und gilt als veraltet. Die vierte Methode, auf die sich dieser Artikel konzentriert, ist das Mehrstationen-Kaltstauchen. Dies ist die gebräuchlichste und gängigste Produktionsmethode für Schrauben aus Titanlegierungen. Es bietet gute Qualität, hohe Effizienz und niedrige Kosten, weshalb fast alle Hersteller von Verbindungselementen Mehrstationen-Kaltstanzwerkzeuge verwenden, um verschiedene Schrauben und Muttern aus Titanlegierungen herzustellen.

Frühe Mehrstationen-Kaltstauchköpfe für Schrauben aus Titanlegierungen wurden nur in entwickelten Ländern wie Japan, Europa und den Vereinigten Staaten verwendet. Mit der raschen Industrialisierung in China ist die Verbindungselementindustrie stark gewachsen, und solche speziellen Kaltstauchwerkzeuge wurden im Inland eingeführt und weit verbreitet eingesetzt.

Mehrstationen-Kaltköpfe sind groß und bieten eine hohe Umformkraft, was die Produktion von Standard- und Nicht-Standardprodukten ermöglichtSchrauben und Mutternaus verschiedenen Metalldrähten mit Matrizen. Die Maschinen zeichnen sich durch ein umweltfreundliches Design aus und sind mit fortschrittlicher Automatisierung ausgestattet. Die Produktion erfordert keine manuelle Überwachung; Das System erkennt Fehler und Stopps automatisch und minimiert so die Ausschussquote.

Bei der Herstellung von Schrauben aus Titanlegierungen maximieren Mehrstationen-Kaltköpfe die Materialeinsparung und verbessern die Präzision erheblich. Kaltstauchschrauben aus Titanlegierung bieten gute wirtschaftliche Vorteile. Kurbelwelle, Rahmen und Pleuel der Maschine bestehen aus einer hochfesten Legierung, was eine lange Lebensdauer und einfache Wartung gewährleistet. Die Geschwindigkeitsregelung mit variabler Frequenz ermöglicht eine stufenlose Anpassung während der Produktion, was die Bedienung sehr komfortabel macht.