Τα συνδετήρες, ως ένα σημαντικό βασικό εξάρτημα γενικής χρήσης, διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στη βιομηχανία. Σύμφωνα με τους τομείς εφαρμογής τους, οι συνδετήρες ταξινομούνται σε συνδετήρες γενικής χρήσης και συνδετήρες αεροδιαστημικής. Στον τομέα της αεροπορίας, η μέθοδος σύνδεσης των αεροσκαφών είναι ακόμα κυρίως μηχανική σύνδεση και η συναρμολόγηση σύνδεσης των αεροσκαφών βασίζεται σε μεγάλο αριθμό διαφόρων συνδετήρων. Στον τομέα της αεροδιαστημικής, η σύνδεση μεταξύ των τμημάτων του αεροσκάφους βασίζεται επίσης σε συνδετήρες. Με την ανάπτυξη της ελαφρύνσης του εξοπλισμού, όλο και περισσότεροι συνδετήρες αεροδιαστημικής ευνοούν τα υλικά από κράμα τιτανίου.
Πλεονεκτήματα της χρήσης υλικών τιτανίου
Χαμηλή πυκνότητα:Η πυκνότητα του κράματος τιτανίου είναι σημαντικά χαμηλότερη από αυτή των χαλύβδινων υλικών, επομένως οι συνδετήρες από κράμα τιτανίου είναι ελαφρύτεροι σε βάρος υλικού από τους χαλύβδινους συνδετήρες.
Υψηλή ειδική αντοχή:Το κράμα τιτανίου είναι ένα μεταλλικό υλικό με σχετικά υψηλή ειδική αντοχή μεταξύ των κοινών μεταλλικών υλικών. Εκμεταλλευόμενοι την υψηλή ειδική αντοχή του, το κράμα τιτανίου μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να αντικαταστήσει το ελαφρύτερο υλικό από κράμα αλουμινίου. Υπό το ίδιο εξωτερικό φορτίο, οι γεωμετρικές διαστάσεις των εξαρτημάτων από κράμα τιτανίου είναι μικρότερες, γεγονός που μπορεί να εξοικονομήσει αποτελεσματικά χώρο. Αυτή η έννοια χρήσης υλικού είναι μεγάλης σημασίας για τον τομέα της αεροδιαστημικής.
Υψηλό σημείο τήξης:Το σημείο τήξης του κράματος τιτανίου είναι σημαντικά υψηλότερο από αυτό των χαλύβδινων υλικών, επομένως η αντοχή στη θερμότητα των συνδετήρων από κράμα τιτανίου είναι καλύτερη από αυτή των χαλύβδινων συνδετήρων. Ο συντελεστής θερμικής διαστολής και το ελαστικό μέτρο είναι μικρά.
Υλικά από κράμα τιτανίου που χρησιμοποιούνται συνήθως για συνδετήρες
Κράμα τιτανίου TC4
Το κράμα τιτανίου TC4 είναι ένα κράμα τιτανίου δύο φάσεων μέσης αντοχής και είναι επίσης το πιο μελετημένο και εφαρμοσμένο υλικό από κράμα τιτανίου. Τα περισσότερα υλικά από κράμα τιτανίου που χρησιμοποιούνται σε συνδετήρες είναι κράμα τιτανίου TC4. Όταν το κράμα τιτανίου TC4 χρησιμοποιείται για την κατασκευή συνδετήρων, μπορεί να υιοθετηθεί μόνο θερμή κεφαλή και πρέπει να χρησιμοποιηθεί εξειδικευμένος εξοπλισμός θερμής κεφαλής και εξοπλισμός θέρμανσης. Αυτό όχι μόνο επηρεάζει την αποδοτικότητα της παραγωγής, αλλά έχει ως αποτέλεσμα και ένα σχετικά χαμηλό ποσοστό χρήσης υλικού. Για συνδετήρες υψηλής αντοχής, η αντοχή των συνδετήρων από κράμα τιτανίου TC4 δεν μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις. Η αντοχή σε εφελκυσμό του κράματος μετά την γήρανση διάλυσης μπορεί να φτάσει έως και 1.100 MPa και η αντοχή σε διάτμηση είναι περίπου 650 MPa. Λόγω της κακής σκληρυνσιμότητας του κράματος τιτανίου TC4, το μέγεθος της διατομής των συνδετήρων από κράμα τιτανίου TC4 είναι γενικά κάτω από 19 mm κατά τη διάρκεια της γήρανσης διάλυσης. Οι συνδετήρες από κράμα τιτανίου TC4 περιλαμβάνουν μπουλόνια, μπουλόνια υψηλής ασφάλισης, καρφιά, βίδες και πριτσίνια με υποδοχή δακτυλίου κ.λπ. Μεταξύ αυτών, τα περισσότερα μπουλόνια TC4 έχουν εφαρμοστεί ευρέως σε εγχώρια αεροσκάφη, κινητήρες, εξοπλισμό επί του αεροσκάφους, οχήματα αεροδιαστημικής και δορυφόρους.
Κράμα τιτανίου TC6
Το κράμα τιτανίου TC6 είναι ένα μαρτενσιτικό (α+β) τύπου διπλού κράματος τιτανίου με εξαιρετική συνολική απόδοση. Η ονομαστική του σύνθεση είναι Ti-6Al-2.5Mo-1.5Cr-0.5Fe-0.3Si. Αυτό το κράμα χρησιμοποιείται γενικά στην κατάσταση ανόπτησης και μπορεί επίσης να ενισχυθεί μέσω θερμικής επεξεργασίας. Έχει επίσης καλή αντοχή στην οξείδωση.
Κράμα τιτανίου TC16
Το κράμα τιτανίου TC16 είναι ένα τυπικό κράμα τιτανίου δύο φάσεων που ενισχύεται με γήρανση διάλυσης, με ονομαστική σύνθεση Ti-3Al-5Mo-4.5V. Μετά την επεξεργασία διάλυσης, αυτό το κράμα έχει υψηλή πλαστικότητα σε θερμοκρασία δωματίου, επομένως έχει καλή απόδοση ψυχρής κεφαλής, με αναλογία ανατροπής που φτάνει το 1:4. Στην κατασκευή συνδετήρων, το κράμα τιτανίου TC16 μπορεί να σχηματιστεί απευθείας με ψυχρή κεφαλή ή με θερμή κεφαλή. Επί του παρόντος, οι συνδετήρες από κράμα τιτανίου TC16 περιλαμβάνουν μπουλόνια, βίδες και αυτοασφαλιζόμενα παξιμάδια κ.λπ.
Μελλοντική τάση ανάπτυξης
Με την ανάπτυξη της αεροδιαστημικής βιομηχανίας, το επίπεδο τεχνολογίας σύνδεσης που υιοθετείται από νέα αεροσκάφη και διαστημικά οχήματα βελτιώνεται συνεχώς και νέες απαιτήσεις τίθενται επίσης για νέους συνδετήρες. Μία από τις μελλοντικές τάσεις ανάπτυξης είναι η ανάπτυξη συνδετήρων από κράμα τιτανίου εξαιρετικά υψηλής αντοχής με αντοχή σε εφελκυσμό που κυμαίνεται από 1.200 έως 1.500 MPa και αντοχή σε διάτμηση ≥750 MPa στο μέλλον.
Οι συνδετήρες τιτανίου, αυτά τα φαινομενικά μικροσκοπικά εξαρτήματα, είναι στην πραγματικότητα ένα μικρόκοσμος της προόδου στην τεχνολογία της αεροδιαστημικής. Από τη μείωση του βάρους των αεροσκαφών έως την εξασφάλιση της δομικής ασφάλειας, από την αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες και την αντοχή στη διάβρωση έως την ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα, οι συνδετήρες από κράμα τιτανίου, με τη στάση των «παίκτων όλων των γύρων», υποστηρίζουν το όνειρο της ανθρωπότητας να εξερευνήσει τον ουρανό. Στο μέλλον, με τη βαθιά ενσωμάτωση της επιστήμης των υλικών και της τεχνολογίας κατασκευής, οι συνδετήρες τιτανίου είναι βέβαιο ότι θα γράψουν περισσότερα πρωτοποριακά κεφάλαια στον τομέα της αεροδιαστημικής και θα γίνουν μια διαρκής κινητήρια δύναμη για την επανάσταση στην απόδοση των αεροσκαφών.
